【復活求む!】惜しくも解散してしまったバンド|J-ROCK編 >>

プロパンが完全燃焼するときの化学反応式は、
C(3)H(8) + 5C(2) → 3CO(2) + 4H(2)O …( )内の数字は右下につく小文字
で与えられる。
いま、プロパン13.2gを完全燃焼させるときに生じる二酸化炭素の標準状態での体積と水の質量はそれぞれいくらか。
ただし、原子量はC=12,H=1,O=16とする。

【解説】
反応式より、C(3)H(8)1モルからCO(2)3モルと水4モル生成する。
C(3)H(8)=12×3+1×8=44であるから、
C(3)H(8) 13.2gは、13.2/44=0.3モル
★ゆえに、このとき生成する二酸化炭素は、1:3=0.3:xより、
x=0.9モル
∴22.4×0.9=20.2リットル
また、生じた水のモル数は、1:4=0.3:yより、
y=1.2モル
H(2)O=1×2+16=18であるから、
18×1.2=21.6g

【答え】
体積;20.2リットル
質量21.6g

について、教えてください。
★以下が分かりません。
まず、この「1:3」とは何のことでしょうか?
式全体も、「何を求めると、次にどのように発展させられるのか」、全く分かりません。
因みに、「モル」とは、どういう時に使い、そもそも何ですか?
教科書には書いてあるのですが、イメージが沸きません。

化学(バケ学)というだけあって、ホント分からないです。
大嫌いな科目になりそうです。(いや、もうなりました)
この手の問題が出たときには、何と何が分かっていれば解け、計算式はどうなのか、
超初心者相手にご解説をお願いします。
言葉に不備等あるかもしれませんが、よろしくお願いいたします。
印刷し、よく考え直してからお返事したいと思いますので、多少お礼が遅くなることがございます。

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A 回答 (4件)

> まず、この「1:3」とは何のことでしょうか?



 燃焼させるプロパン(C3H8)と生成する二酸化炭素(CO2)の分子数の比です。プロパン1個から二酸化炭素3個が生成しますので,1:3です。ただ,最初にある反応式の意味が解っているのであれば,この比は考えなくても構いません(私自身は考えません)。これについては後で述べます。


> 式全体も、「何を求めると、次にどのように発展させられる
> のか」、全く分かりません。
> この手の問題が出たときには、何と何が分かっていれば
> 解け、計算式はどうなのか、
 
 では,順番に考えていきましょうか。基本は『反応式が何を意味しているか』です。

 反応式は C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O ですね。この反応式が意味する事は,acacia7 さんがお書きの様に,プロパン分子(C3H8)1個(1モル,1分子)を完全に燃焼させる(酸素と反応させる)には酸素分子(O2)が5個(5モル,5分子)必要で,その結果二酸化炭素分子(CO2)3個(3モル,3分子)と水分子(H2O)4個(4モル,4分子)できるという事です。

 逆に言いますと,二酸化炭素分子(CO2)1モルが生じるのはプロパン分子 1/3 モルを酸素分子 5/3 モルと反応させたときであり,水分子(H2O)1モルが生じるのはプロパン分子 1/4 モルを酸素分子 5/4 モルと反応させたときです。

 この場合,1個単位で考えると,プロパン分子 1/3 個や酸素分子 5/3 個などと分けがわからなくなりますが,6x10^23 個を一塊と考える「モル」であれば考えられますね。ですので,通常,「モル」を単位として数を考えるのが都合が良いわけです。

 質問が『生じる二酸化炭素の標準状態での体積と水の質量は』ですから,それぞれ何モル生じるかを求めます。質量とか体積で問われていても,基本はモル数(何個あるかですね)を求める事です。

 反応式が意味する事が解っていれば,何モル生じるかはプロパン分子何モルを反応させたかで求まりますね。問題文に『プロパン13.2g』とある事から『C(3)H(8) 13.2gは、13.2/44=0.3モル』です。

 「プロパン分子(C3H8)1モルを完全に燃焼させると二酸化炭素分子(CO2)3モルと水分子(H2O)4モルできる」わけですから,0.3 モルからは「二酸化炭素 0.3x3 = 0.9 モル」と「水 0.3x4 = 1.2 モル」ですね。

 いかがですか,こう考えれば比例式なんて必要ないです(ですので私は使いません)。あくまでも,『基本は反応式』です。後は,反応式中の何のモル数を求める必要があり,何のモル数が分かっているかを押さえれば,少しづつ解法が見えてくると思います。


> 因みに、「モル」とは、どういう時に使い、
> そもそも何ですか?

 acacia7 さんの丁寧な回答がありますので,私はもう少し具体的に。

 鉛筆を考えて下さい。1本,2本,3本,・・・と数えますよね。でも12本づつ纏めたら,どうします。1ダース,2ダース,3ダース,・・・となりますね。さらに,12ダースづつ纏めると,1グロス,2グロス,3グロス,・・・となります。

 「モル」もこのダースやグロスと同じ様に考えて下さい。6x10^23 個づつ纏まると1モル,2モル,3モル,・・・と数えるわけです。つまり,分子や原子の数を表している(数え方)です。


 『超初心者相手にご解説をお願いします。』との事で長くなりました。お許し下さい。
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この回答へのお礼

先日もお世話になりました。懲りずにまたおいでくださって、感激です。

>質問が『生じる二酸化炭素の標準状態での体積と水の質量は』ですから,それぞれ何モル生じるかを求めます。質量とか体積で問われていても,基本はモル数(何個あるかですね)を求める事です。
   ココがどうしても分かりません。
   何故??? どうしてモルなんですか? (←もうダメ、パニック)
   頭から「?」が飛び交っています。

その他のご解説は、理解できました。
この頭で理解できたことが不思議で、バケ学より奇怪かも。
とりあえず、締め切ります。
本当にありがとうございました。

お礼日時:2002/07/26 13:56

嘘ついてた・・(--;;


H2Oに関しては、モル数に分子量をかけないと重量になりませんね。(--;;

4.5ステップとしてH2Oの分子量18をかけといてください。
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(くぅぅ・・今度こそ・・何が?・・)


最初に問題文の訂正
C(3)H(8) + 5O(2) → 3CO(2) + 4H(2)O
##1個のプロパンと5個の酸素分子が反応して
##3個の二酸化炭素と4個の水分子になる。

「1:3」について
プロパン1モルに対して、完全燃焼後、3モルの二酸化炭素が発生する。
の1:3です。

1モルについて。
1モルとは、ある物質(分子量n)をnグラム集めた物の量です。
例えば、水素は分子量2で、これが2グラム集まった物が水素1モルです。
この集まる数は定数で、これをアボガドロ定数といいます。
原子をアボガドロ数個集めると原子量分のグラム数になります。
この例では、1円玉(Alで1g)を27円分がアルミ1モルになります。

⇒単純に言うと、1モルとは物がアボガドロ数こ集まった状態です。
 アボガドロ数の人が集まれば、1モルの人間です。
 6x10^23人なんていませんが・・

化学反応は問題の式にあるように、化学物質の個数が定数比で反応して、
ある定数比の生成物となります。ですから、重量比や体積比で考えると難しいので個数比に直結する「モル比」で検討するわけです。


理想的な気体には以下のような特性があります。
「標準状態で1[モル]の気体は22.4[リットル]になる」

##本当のことを言えば、実在する気体は理想気体ではないのですが、
##この程度の精度の計算では採用してもよい仮定となります。

解答の流れ。
1:まず、プロパンガスの「分子量」を求める。

2:プロパンの分子量から1モルの重量を求める。
 1モルの定義より。
3:問題の条件から、初期のプロパンのモル数を求める。

4:完全燃焼の反応から生成物もモル数を求める。
 1個のプロパンに対し
  3個のCO2、4個のH2O 
 ここで、H2Oに関しては解答が出る。 

5:理想気体の特性を利用して、二酸化炭素の体積を求める。

こんな感じでいかが?
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この回答へのお礼

先日もお世話になりまして、またまたありがとうございます。
えっと・・・。

>解答の流れ。
  ここより前までは20回くらい読み直して、やっと理解できました。

で、そこまでは分かったのですが(たぶん)、そこ以降、頭がめちゃくちゃになって、100%消化できませんでした。
もうホント、手に負えないです。
ただ、この通り計算すれば、答えが出るんだろうなぁって感じで・・・。
本当にもうダメって感じで、自分でも何を聞いたら良いかも分からなくなりました。

ご丁寧なご解説をいただいているにも関わらず、申し訳ないです。
いつか分かるといいんですけど・・・。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/07/26 13:47

反応式を見てください


プロパン分子1個と炭素分子5個から二酸化炭素分子3個と水分子4個が生成されることになりますね
プロパンと二酸化炭素に着目すれば1:3です

モルというのは物質の量の単位で、物質の質量が、その1分子を構成する全原子の原子量の合計にg単位で等しくなる量のことです
どんな物質でもこの量のとき、アボガドロ数(6.022x10^23)個の分子を持ち、また標準状態の気体なら体積はおよそ22.4リットルになります

問題の例なら、プロパンと二酸化炭素の比は1:3ですから、プロパン0.3モル(つまり0.3×アボガドロ数個)に対し、二酸化炭素0.9モルが生成されるわけです
そして、1モルが22.4リットルと決まっているのですから、0.9モルの体積は22.4×0.9=20.2リットルです

同様に水はプロパンに対し1:4の割合で生成されるのですからプロパン0.3モルに対し、水1.2モルが生成されます
水1モルの質量は水素原子2個と酸素原子1個の原子量の和に等しいので18g
1.2モルなら18×1.2=21gです
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この回答へのお礼

>プロパン分子1個と炭素分子5個から二酸化炭素分子3個と水分子4個が生成されることになりますね
>プロパンと二酸化炭素に着目すれば1:3です
   頭にある数字のことですよね?
   ほぉー。なるほど、なるほど。

ご解説を見ながら問題を解き直したら、一応できたのですが、
解説を見ないでやると、やっぱり解けませーん。
試験までに間に合うのかな。
もうダメかも。。。
教科書も、ほとんど分かんなくて、ホント泣く泣くやってます。
またお願いしますね。
本当にありがとうございました。

お礼日時:2002/07/26 13:38

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このあとどうやってとくのでしょうか?

今年から高校で化学を習い始めたのでまだ全然わからなくて…。

Aベストアンサー

よくよく見たら、標準状態なのかどうかの定義が問題にないですね
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%BA%96%E7%8A%B6%E6%85%8B
たぶん、問題にあったのだが、記述忘れかなと思います。

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1) ○
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一酸化炭素COが完全燃焼して
二酸化炭素CO2ができるとき
一酸化炭素1molあたり283KJの熱が発生する

化学反応式を教えて下さい


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一酸化炭素の係数を1にするために
両辺に二分の1をかける
(式の形でおかずに計算すること)

全然分かりません(;_;)
教えて下さいっ(´\ω\`)

Aベストアンサー

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

 化学反応式は

 2CO + O2 → 2CO2

となりますが、熱化学方程式では注目する物質 1mol あたりで考えるので、注目する物質の係数が 1 になるようにします。今回の場合は、一酸化炭素に注目しているので、CO の係数が 1 になるようにすべての項目に 1/2 をかけ、次のようになります。

 CO + (1/2)O2 = CO2 + 283kJ

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--------------------

#1さんの

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http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture1/lect3011.html

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

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右辺:炭素四原子、水素十二原子、酸素十四原子。
つまり、この与式は正しいし、他にエタンを完全燃焼させて二酸化炭素と水を与える方法はありません。
では、エタン分子1molを完全燃焼させるのに必要な「酸素分子」は幾らでしょう。
簡単です。与式に2molのエタン分子を完全燃焼させるに必要な酸素分子は7molだと書いてあるのですから。
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つまり、この与式は正しいし、他にエタンを完全燃焼させて二酸化炭素と水を与える方法はありません。
では、エタン分子1molを完全燃焼させるのに必要な「酸素分子」は幾らでしょう。
簡単です。与式に2molのエタン分子を完全燃焼させるに必要な酸素分子は7molだと書いてあるのですから。
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Aベストアンサー

ボイラーを中心に燃料、燃焼空気、排ガス、循環排ガスの流れを絵で描いて各条件をまとめてみてください。わかりやすくなります。
完全に解答すると削除対象になるのでヒントで。

1) 運転空気比 α
燃料油はCとHのみ、完全燃焼で排ガス中の乾き酸素濃度が与えられているので簡単にわかります。
空気体積組成 N2 : O2 = 0.79 : 0.21の前提で
α = 0.21/(0.21-(O2))
(O2) : 排ガス中酸素体積比率(%ではありません)

2) 排ガス再循環率
以下を参考に燃料1kg当たりの各ガス, 空気の体積量 (Nm3/kg)、各体積組成等を計算、排ガス再循環率を考察してください。

燃料1kg当たりの理論空気量A0(Nm3/kg)、実際空気量A (Nm3/kg)
A0 = (22.4/0.21) x {(c/12) + (h/4)}
A = α(A0)

燃料1kg当たりの乾き排ガス量 G'(Nm3/kg)
G' = α x (A0) - 5.6h

乾き排ガス中の各成分の体積割合 (Nm3/Nm3)
・・・解答を得るためには不要かもしれませんが参考まで。

N2 : 0.79α(A0) / G’
O2 : 0.21 (α-1) (A0) / G’
CO2 : (c/12) x 22.4 / G’

c,h : 燃料油に含まれるC,Hの重量比率

--排ガスを混合した空気中の乾き酸素濃度 (%)--
燃料1kg当たりの乾き循環排ガス量 (G'r) = a (CO2) + b (N2) + c(O2)
燃料1kg当たりに必要な実際燃焼空気量 (A) = b’(N2) + c’(O2)
(a~c, b’, c’は各成分体積量 Nm3)

乾き排ガス中の酸素濃度(%) = (c + c’)/(G'r + A) x 100 = 18.5%
上式を条件としてG'rを求めます。G'rとG'の関係から排ガス再循環率が
判ると思います。

健闘を祈ります!

ボイラーを中心に燃料、燃焼空気、排ガス、循環排ガスの流れを絵で描いて各条件をまとめてみてください。わかりやすくなります。
完全に解答すると削除対象になるのでヒントで。

1) 運転空気比 α
燃料油はCとHのみ、完全燃焼で排ガス中の乾き酸素濃度が与えられているので簡単にわかります。
空気体積組成 N2 : O2 = 0.79 : 0.21の前提で
α = 0.21/(0.21-(O2))
(O2) : 排ガス中酸素体積比率(%ではありません)

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Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

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電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

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>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
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分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
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Aベストアンサー

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分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
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共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
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下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
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硫化水素 H2S→2H+ + S + 2e-
二酸化硫黄 SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
ということまではたぶんあっているとおもうのですが・・・
このあとどうやっていけば酸化還元反応式ができあがるのかが。。。
教えて下さい

Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
最初の式を2倍して、2番目の式と足せば、
2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
両辺から同じものを消して
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
となります。


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