高校の原子の量的関係が分からないのでこの問題を解説してください。

この問題の答えがないので解答してください。
また、どういう点に着目すればよいのか教えてください。

プロパンＣ３Ｈ８を空気中で完全燃焼させた。
以下の各問いに答えよ。
原子量：Ｈ＝1、Ｃ＝12、Ｏ＝16

1：プロパンが完全燃焼すると、二酸化炭素と水ができる。この科学反応式を書け。

2：11.2ｌのプロパンを燃焼させるのに必要な酸素の体積を求めよ。

3：2のときの酸素の質量は何ｇか。

4：11..2リットルのプロパンを燃焼させて生じる二酸化炭素の質量を求めよ。

5：66ｇのプロパンを燃焼させた。
発生する二酸化炭素と水蒸気の体積の合計を求めよ。発生する水はすべて水蒸気とする。

6：66ｇのプロパンを燃焼させるのに必要な空気（窒素80％、酸素20％）の体積を求めよ。

No.1 回答者： koz7291 回答日時： 2007/02/25 22:07

　「どういう点に着目すればよいのか」をお答えします。

1
「科学反応式」→「化学反応式」ですね。
完全燃焼の反応式を書かせる、というのは基本問題です。教科書に必ず解き方が載っているはずです。ヒントを言えば、燃焼とは、プロパンなどが何と反応するのでしょうか？　それが分かれば、
aC3H8 + b(何か) → cCO2 + dH2O
の係数a、b、c、dを求めるだけです。
2
11.2 lという数字を見ただけで、ピンとくるようになればしめたものですが、分からなければ、回り道ですが、11.2 lのプロパンの物質量がいくらか、をまず考えることです。そして、それを燃焼させるのに必要な酸素の物質量がいくらか、を考えます。あとは、物質量を体積に直すだけです。ここで、1の化学反応式が分かっていないと答えが求められません。
3
これも、酸素の物質量が分かっていれば、酸素の分子量を使って求められます。
4
11.2 lのプロパンの物質量は2で考えましたから、それだけのプロパンから生じる二酸化炭素の物質量を求めます。このときに、1の化学反応式が必要です。二酸化炭素の物質量を、質量に直します。このときに、二酸化炭素の分子量が必要です。
5
まず、66 gのプロパンの物質量がいくらかを考えます。次に、そのプロパンから発生する二酸化炭素と水蒸気(気体の水)それぞれの物質量を求めます。物質量から、体積に変換します。
6
66 gのプロパンの物質量は5で考えましたから、そのプロパンを燃焼させるのに必要な1の(何か)の物質量を求めます。その物質量を体積に直し、それだけの(何か)を含む空気の体積を求めます。(何か)は、問題文の空気の成分、窒素か酸素のどちらかですね。

　問題全般を通して言える事は、問題文で物質の量が体積や質量で与えられていますが、まずそれらを物質量に直して考えると考えやすくなるということです。物質量は高校化学で習う大切な考え方ですので、しっかりと考え方を身に付けて下さい。

この回答への補足

2の、11,2ｌは、22,4ｌの2分の1であることは分かりました。
必要な酸素の物質量は５Ｏ２である為に、16×5＝80なのでしょうか？
分子量は、16×5÷2＝30で正解なのでしょうか？
酸素の物質量・分子量はそれで正解しているのか教えてください。

補足日時：2007/02/26 22:04

No.2 回答者： storm50 回答日時： 2007/02/26 18:49

22.4リットルが1モルです。

１モルの酸素の質量は、16×２＝３２ｇです。これぐらいのことは、教科書に書いてありませんか。

この回答への補足

それは書いてたんですが、解き方・考え方が分からないのでこの質問を投稿する事にしたのです。
僕の学校では、比例計算（○ｇ・個等の単位/その単位の基準の値）molという方式で解くのかは分かってるのですが、ただ解くだけでは使えるのですが、考え方となるとそれを理解してないので使いにくいということで、どういう計算の方法があるのかと思ってしたのですが・・・
３２ｇが分かっていても、体積までのステップが分からないのです。

補足日時：2007/02/26 21:23

No.3 回答者： koz7291 回答日時： 2007/02/27 00:50

　No.1です。

＞必要な酸素の物質量は５Ｏ２である為に、16×5＝80なのでしょうか？
＞分子量は、16×5÷2＝30で正解なのでしょうか？
＞酸素の物質量・分子量はそれで正解しているのか教えてください。

　両方とも違います。物質量・分子量の計算の仕方は分かっていますか？
　難しく、そして一気に考えすぎのような気がします。1の化学反応式は分かっておられると思いますが、まず化学反応式を書いてみて下さい。それから、私のNo.1の回答の中に書いたものについて、順を追って一つ一つ答えを出していって下さい。まずは化学反応式からどうぞ…

この回答への補足

1
化学反応式は
Ｃ３Ｈ８＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ

Ｃが３個あるためにＣＯ２に３を付けて３ＣＯ２。
Ｈ８とＨ２があり、８÷２＝４
これで４Ｈ２Ｏとなり。
次に、Ｏの数は３×２＋４＝１０
酸素分子は酸素原子が二つなので、１０÷２＝５。よって５Ｏ２。
よって、
Ｃ３Ｈ８＋５Ｏ２→３ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ

2
標準状態で求めるのことが抜けていました。
標準状態で求めるので、
（左辺）22.4ｌ分の11.2ｌ＝2分の１mol
プロパンと酸素の比は1：5
プロパンはリットルで割ってmolを出すので(？)、酸素も同様にする。
（右辺）22.4ｌ分のxmol
22.4で割って、11.2×5＝x
x＝56.0ｌ。

3以降の式の立て方がどうすればいいのかが分かりません。
どういう単位を使ってどう計算すればいいのか教えてください。

補足日時：2007/02/27 01:13

No.4 ベストアンサー 回答者： koz7291 回答日時： 2007/02/27 11:29

　No.3です。

　2の

＞プロパンはリットルで割ってmolを出すので(？)、酸素も同様にする。
＞（右辺）22.4ｌ分のxmol
＞22.4で割って、11.2×5＝x
＞x＝56.0ｌ。

の解き方がよく分かりませんでしたが、答えが合っているので、多分分かっていらっしゃるのだと思います。

＞標準状態で求めるので、
＞（左辺）22.4ｌ分の11.2ｌ＝2分の１mol
＞プロパンと酸素の比は1：5

はいいですね。私流に解けば、
標準状態で11.2 lのプロパンの物質量は、11.2 l/(22.4 l/mol)＝0.5 mol
プロパンと酸素の比は1:5なので、
0.5 mol : (酸素の物質量)＝1 : 5
∴酸素の物質量は、(5/1)×0.5 mol＝2.5 mol
∴標準状態での酸素の体積は、22.4 l/mol×2.5 mol＝56.0 l　…(答)

3
　2で、酸素の物質量が2.5 molと分かりました。これを質量に直すのです。No.1で、物質量から質量に変換するには、分子量が必要と言いましたね。まず酸素の分子量を求めましょう。分子量が分かったら、物質量と質量の関係が分かります。とりあえず酸素の分子量を求めて下さい。その数値に、単位g/molを付けたもの(これをモル質量とよびます)が、物質量と質量を関係付けるものです。ですから、まず酸素の分子量を計算して下さい。

4
　11.2 lのプロパンの物質量は、2で0.5 molと分かりましたね。それを燃焼させて生じる二酸化炭素の物質量はいくらになりますか？　1で化学反応式を使って、「プロパンと酸素の比は1:5」と考えたのと同じように、「プロパンと二酸化炭素の比」を考えればよいのです。すると、比例計算によって0.5 molのプロパンを燃焼させて生じる二酸化炭素の物質量が求められます。二酸化炭素の物質量が分かったら、その二酸化炭素の質量が求められます。物質量と質量を関係付けるものは、分子量(モル質量)でしたね。ですので、二酸化炭素の分子量をまず計算しなければなりません。分子量(モル質量)が分かったら、物質量を質量に直して、答が出ます。

5
　No.1に書いた通りなのですが、まず質量が66 gのプロパンの物質量を求めます。質量を物質量に直すには、分子量が必要ですね。まずプロパンの分子量を計算します。それを使って、プロパンの物質量が計算できます。プロパンの物質量が分かったら、それを燃焼して発生する二酸化炭素と水蒸気(気体の水)それぞれの物質量は、1の化学反応式から分かります。二酸化炭素および水蒸気の物質量が分かったら、それらの(標準状態での)体積が分かりますね。物質量から標準状態での体積への変換の係数は、22.4 l/molです。それぞれの体積が分かったら、そせを合計して、答えになります。

6
　質量が66 gのプロパンの物質量は、5で計算しました。それを燃焼させるのに必要な酸素の物質量が、1の化学反応式から分かります。酸素の物質量が分かったら、その酸素の標準状態での体積が計算できます(22.4 l/molの値を使って)。酸素の体積が分かったら、与えられた空気の組成から、酸素と空気の比を使って、空気の体積が計算できます。

この回答へのお礼

理解できました。
教えてくださって本当にありがとうございました。

お礼日時：2007/02/27 14:07