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メタンの完全燃焼の熱化学方程式についてについてわからずに困っております。何卒宜しくお願いします。
メタンの完全燃焼の熱化学方程式は次の通りである。
CH4+2O2=CO2+2H2O+892KJ
次の説明で誤っているものはどれか。
ただし原子量はC=12,H=1,O=16とすし、H2Oは水蒸気と考える。
1)メタン1モルが完全燃焼するためには2モルの空気が必要である。
2)メタン1モルが完全燃焼するとその結果1モルの二酸化炭素が発生する。
3)空気中に酸素が20%存在するとすればメタン1モルの完全燃焼に対して空気は10モル必要である。
4)反応後の気体の体積は変化しない。
5)反応の前後の物質は総重量は不変である。

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A 回答 (4件)

(1)、(2)は反応式を見れば判りますね。

(3)もまず酸素の必要量を考えてそれを5倍すればいいわけですが「空気10モル」っていうのかな?
 (5)は化学の基本です。(4)は圧力、温度次第です。

この回答への補足

いつもありがとうございます。

補足日時:2009/11/01 21:05
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No2です。

3)は間違いというご意見があったので補足します。確かにNo1さんも言われるように、空気10モルというのかしらという問題はあります。しかし、3)で、ことさら”空気に酸素が20%存在するとすれば、”と言っています。空気に含まれる他の成分は兎に角として、20%は酸素といっているので10 molの20%すなわち”2モルの酸素”があれば、という題意とみなして3)を正解としています。
即ち化学反応式の量的関係の理解を問う質問で、”空気に対してモルという言葉を使ったら間違いである、”という題意ではないと考えたのです。
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> CH4+2O2=CO2+2H2O+892KJ



 この式の意味は解ってられますか?

 『「メタン1モル」と「酸素2モル」が反応して,「二酸化炭素1モル」と「水2モル」が生じ,「892 KJ」の熱が放出される』っていう意味です。

> 1)メタン1モルが完全燃焼するためには2モルの空気が必要である。
> 3)空気中に酸素が20%存在するとすればメタン1モルの完全燃焼に対して空気は10モル必要である。

 「空気」は,「窒素」「酸素」「二酸化炭素」「アルゴン」・・・・の各種の分子からなる【混合物】ですので,「空気」に対して「◯モル」という表現はしません。

 なので,これらは「×」。

> 2)メタン1モルが完全燃焼するとその結果1モルの二酸化炭素が発生する。

 上記の式の意味を考えれば解るように「◯」。

> 4)反応後の気体の体積は変化しない。

 3モルの気体が反応して3モルの気体が生じています。「同温,同圧,同モル数の気体は分子種によらず同体積を占める」ので,「H2Oは水蒸気と考える」のであれば,体積は変化しないので「◯」。

> 5)反応の前後の物質は総重量は不変である。

 化学反応においては「質量不変の法則」が成り立ちますので「◯」。
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なんだかひっかけ問題ですね。

2), 3)は化学式から明らかに正しいですね。4)も温度圧力を反応前後でそろえるなら、反応前後とも3モル分の気体の体積になるので正しいです。5)は化学反応では正しいです。問題は1)です。これは3)と矛盾していますね。(笑)
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Q熱化学方程式、メタンについて

テスト勉強でわからないところがあるので教えてください。

熱化学方程式の問題なのですが、水素1molの燃焼熱が286kjであるのを方程式に直す問題で、答えではH2+1/2 O2=H2O+286kjと書いてあり理解できるのですが、メタン1molの燃焼熱が891kjであるのを方程式に直す問題の答えが、CH4+2O2=CO2+2H2O+891kjになってます。

なんで水素のときにはO2を2分の1にするのにメタンのときには2分の1にしないのですか?
答えが間違ってるんですかね・・・?
詳しく解説してくれると嬉しいです。教えてください。

Aベストアンサー

まずkj →kJ です。 ジュールは大文字で書いてください

答えは間違ってません

燃焼熱とはある物質1molが完全燃焼したときに発生する熱を意味します(問題文にも書いてありますが)

で、
水素1molを燃焼するのに必要な酸素は1/2molですし、発生する水は1molです
よって、
H2+1/2 O2=H2O+286kJ
となります

メタン1molを燃焼するのに必要な酸素は2molですし、発生する二酸化炭素は1mol、発生する水は2molになるので
CH4+2O2=CO2+2H2O+891kJ
となります

燃焼熱は目的の物質1molの場合の値なので、熱化学方程式において目的の物質の係数を必ず1にします

Q1モルを燃焼させるとき必要な酸素

次の物質1モルを完全燃焼させるとき、最も多量に酸素を必要とするのは次のうちどれか?
1)CH4
2)C2H6
3)C2H4
4)C2H2
5)C2H5OH

お願いばかりしてて申し訳ないです

Aベストアンサー

炭素をすべてCO2に、水素をすべてH2Oに変化させるのに必要な酸素のモル数を比較してください。

例えば、
1)CH4+nO2→CO2+2H2O n=2
2)C2H6+nO2→2CO2+3H2O n=7/2
・・
5)C2H5OH+nO2→2CO2+3H2O n=3

同様にして、nを求めた時に一番大きくなるのが答えになります。

Q(1)電離に関する現象の説明 (2)気体の性情

(1)電離に関する現象の説明で誤っているものはどれか。
1)水に溶けている酸・塩基の全量に対する電離した酸・塩基の割合を酸・塩基の電離度という。
2)電離度が1(100%)とは完全に電離していることを示す。
3)電離度が1に近い酸を強酸という。
4)弱酸・弱塩基の水溶液中では電離していない分子と電離しているイオンが平衡を保っている。これを電離平衡という。
5)有機化合物の反応の多くは分子が電離することにより進行する。

(2)気体の性情について次の説明で誤っているものはどれか?
1)定圧状態における反応熱は熱力学的エネルギーにはエンタルピー変化に等しい。
2)化合物中の酸素原子の酸化数は-2、水素原子の酸化数は+1である。
3)反応が進行するためには必要なエネルギーを活性化エネルギーという。
4)一般に化学反応では温度が10℃上昇すると反応速度が2倍程度上昇する。
5)一定圧力の気体の体積は温度を1℃を上昇させるごとに上昇する前の体積の1/273ずつ上昇する。

何卒宜しくお願いします。

Aベストアンサー

随分とヘンな問題ですね。ヘンに分野が融合しているし、教育面での筋が悪すぎる。どこかのヘンな大学の入試問題でしょうか? 教科書や出版社の作る問題っぽくないです。

(1)は、5。有機化合物は、主に官能基間の反応をします。電離してより、直接、官能基部への攻撃を受けるという感じです。

(2)は、合っているのがあるのかな?
1は、気体どうしの反応とは限っていないので、その時点でこの文は誤りを含みます。(だいたい、気体の性質に、反応を出すこと自体が、問題として不成立)
2は、酸素は硫黄や窒素の酸化物をどう説明するんでしょう?
3は、気体の性質には全く関係のしない内容です。
4は、科学でいう「一般に」は、「例外なく」ということで、かなり怪しいです。ラジカル反応などの0次反応や3次反応を考えていない気が。それと、これも、気体の性質ではありません。
5は、気体の性質としての誤りですね。

ということは、全部何気に誤りだけど、「気体の性質についての誤り」という意味で5が正解かな?
こんな問題、どこに載っていたんですか? 

Qベンゼンの特性

沸点80℃ 蒸気比重2.8 引火点-11℃
燃焼範囲1.3~7.1% 融点5.5℃
これをみるとベンゼンではないかと思います。

それをふまえたうえで、下記の説明の中で誤りが2つあるのですが
どれでしょうか。
1)常温(15℃とした場合)では液体である。
2)沸点で沸騰して出る蒸気は引火しない。
3)凝固して固体のまま引火する状態がある。
4)体積比で空気100に対し、この物質の蒸気が7.1であるときは燃焼範囲にあるので危険である。
5)蒸気比重が1より大きいことは液比重が1よりも大きいことを示す。
6)固体の状態で引火する可能性がある。
7)0℃では液体と固体が共存する。
8)沸点では液面近くの蒸気は燃焼範囲に入らない。
9)20℃では蒸発が行われる。
10)5.5℃では液体と固体が共存する。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

5)蒸気比重が1より大きいことは液比重が1よりも大きいことを示す。
蒸気の比重は、空気に対するもので、液の比重は水に対してのものです。対象が違うのでこんなことわかりません。
7)0℃では液体と固体が共存する。
融点が5.5℃ということだから、0℃ではみんな固体になって、液体とは共存できません。

後はよさそう。

Q燃焼熱から生成熱を求めるとき

炭素・水素・メタンの燃焼熱から、メタンの生成熱を求めるとき、「メタンの生成熱=炭素の燃焼熱+水素の燃焼熱ーメタンの燃焼熱」で答えが導き出せるようなのですが、どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
炭素の燃焼熱=二酸化炭素の生成熱、水素の燃焼熱=水の生成熱だということは分かります。

これは、(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式と何か関係があるのでしょうか。

また、基礎的なことなのですが、生成物はどういったもので、反応物はどういったものだという理解ができていません。簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。

教えていただけると幸いです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、炭素や水素を燃やしてしまうときの反応熱(1)と、炭素と水素からメタンを一旦作る反応熱+メタンを燃やしてしまうときの反応熱(2)は等しくなるはずです。つまり、
Cの燃焼熱+H2の燃焼熱(2mol分)=メタンの生成熱+メタンの燃焼熱

なお、
>(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式
を知っているのならできないはずがないと思います。
メタンの燃焼の熱化学方程式
 CH4 + 2 O2 = 2 CO2 + 2 H2O + Q
をそのままその式に当てはめればよいのです。
 反応熱Q=(CO2とH2Oの生成熱の総和)-(CH4とO2の生成熱の総和)
生成熱は、(最も安定な)単体から作るときの反応熱なのは当然理解していますよね。
ではO2の生成熱が0となることも自明ですよね。

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、...続きを読む

Q熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。

熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。
C2H6(気)+7/2O2(気)=2CO2(気)+3H2O(液)+1560KJ・・(1)

C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+393.5KJ・・(2)

H2(気)+1/2O2(気)=H2O(液)+285.8KJ・・(3)

を教えてください!!!
Oはゼロじゃないです!!!

お願いします!!

Aベストアンサー

2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+Q
という形の熱化学方程式ができればいいわけです。従って(2)の2倍と(3)の3倍を加え、そこから(1)を引くといいので、
2C(黒鉛)+2O2(気)=2CO2(気)+393.5KJ*2
3H2(気)+3/2O2(気)=3H2O(液)+285.8KJ*3
2CO2(気)+3H2O(液)=C2H6(気)+7/2O2(気)-1560KJ
辺々加えるとO2とH2OとCO2が消えて
2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+84.4KJ
となります。

Q初歩的な内容だと思われます

会社の後輩から質問されて後で答えるといったのですが自分では解けません。
熱伝導率が大きなものから小さなものに並べるとすると正しいものは次のうちどれか?
1)灯油-空気-アルミニウム
2)N2ガス-重油-鉄
3)木炭-水銀-ガラス
4)固形アルコール-アルコール蒸気-メチルアルコール
5)水銀-灯油-空気
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

No.1,2です。
ごめんなさい。
それぞれの熱伝導率の値が調べきれません。

熱伝導率=熱が伝わる割合(単位面積・単位時間当たり)
なので、固体が大きい。

ご質問は、小さい順なので
気体-液体-固体
となります。
回答は=2)

問題には条件が書かれておらず、精度が高い問題ではなさそうです。
ここの値を調べなくても、上記の考え方で十分な問いと考えます。

Qメタンの完全燃焼(火炎温度?)

メタンCH4の完全燃焼は次の反応式で表される。
CH4(メタン(気体))+2O2(酸素(気体))→CO2(二酸化炭素(気体))+2H2O(水(気体))
以下の問いに答えよ。

1)25℃、1気圧における上の反応の反応熱を求めよ。なお、このときのメタン(気体)、酸素(気体)、二酸化炭素(気体)、および水(気体)の生成熱を、それぞれ、-70kJ/mol、0kJ/mol、-390kJ/mol、-240kJ/molとする。

2)メタン1molを完全燃焼させるのに必要な空気のモル数を求めよ。ただし空気中の酸素のモル分率を0.2とする。

3)2)の条件の空気中において、メタン1molを完全燃焼させた後に存在する気体全体のモル数を求めよ。

4)2)の条件の空気中において、初期の温度を25℃とし、定圧(1気圧)および断熱でメタン1molを完全燃焼させた場合の到達温度(最高温度)を求めよ。なお、燃焼後に存在する気体の平均の定圧モル比熱を36J/K・molとする。


1)の問題は計算結果、800kJ/molとなりました。

2)の問題は、10molとなりました。

3)の問題は、以前質問させていただき、11molということが分かりました。

そして、4)についてです。

1)で求めた反応熱を用い、反応熱÷(定圧モル比熱×11mol)=上昇温度
かなと思ったのですが…。

800000J/mol÷(36J/K・mol×11mol)=2020.2K/mol

よって、答えは2020.2-273.15+25=1772.1℃かなと考えたのですが…。

だいたいメタンの火炎温度を調べたところ、この辺りかなと考え、
答えも合っているような気もするのですが、自信がありません。
どなたか4)について教えていただけないでしょうか??

メタンCH4の完全燃焼は次の反応式で表される。
CH4(メタン(気体))+2O2(酸素(気体))→CO2(二酸化炭素(気体))+2H2O(水(気体))
以下の問いに答えよ。

1)25℃、1気圧における上の反応の反応熱を求めよ。なお、このときのメタン(気体)、酸素(気体)、二酸化炭素(気体)、および水(気体)の生成熱を、それぞれ、-70kJ/mol、0kJ/mol、-390kJ/mol、-240kJ/molとする。

2)メタン1molを完全燃焼させるのに必要な空気のモル数を求めよ。ただし空気中の酸素のモル分率を0.2とする。

3)2)の条件の空気...続きを読む

Aベストアンサー

>反応熱÷(定圧モル比熱×11mol)=上昇温度
>800000J/mol÷(36J/K・mol×11mol)=2020.2K/mol

0.80*10^6J÷(36J/K・mol×11mol)=2.0*10^3K となるはずですが
しかし 上記から どうして

>2020.2-273.15+25=1772.1℃

となるのですか この2020.2は 上昇温度です

質問者の計算に間違いないとして 室温+上昇温度が到達温度です

Q熱化学方程式-ヘスの法則:反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)の公式が理解できません。

問)メタン、炭素(黒鉛)、水素の燃焼熱がそれぞれ890,394,286kJ/molであるとき、メタンの生成熱(kJ/mol)を求めよ。
ただし、メタンと水素が燃焼したときに生じる水は液体であるとする。
答え
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+890kJ
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
なので、メタンの生成熱をxkJ/molとおいて
反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)の公式から、
890=(394+2*286)-x ⇔ x=76
∴ 76kJ
なのですが、生成物・反応物の下に生成熱を書きこむと
左辺が76kJ,0kJ、右辺が394kJ,2*286kJ,890kJで
右辺の方が圧倒的に熱量が大きいので、意味が分からなくなりました。
何故、反応熱Q=(反応物の生成熱の総和)-(生成物の生成熱の総和)でないのか教えてもらえませんか?

*別解(組み立て、エネルギー図)は理解できています。

Aベストアンサー

えっと....
メタンでのみ疑問に思いました? 例えば
C(黒鉛) + O2 (g) = CO2 (g) + 394 kJ
の生成物や反応物の下に生成熱を書き込んでみる (普通しないだろうけど, 「してはいけない」ということもないですよね) と
・左辺は (単体だけなので) 0 kJ
・右辺は 394 kJ と 394 kJ で 788 kJ
になるんだけど, 何かおかしいと思いませんか?
で何がおかしいかというと, 「各物質の下に熱量を書き込むのはいいとしても, 書き込むべき熱量は生成熱ではなく『その物質が持っている (単体からの相対的な) 熱量』でなければならない」ということに気付いていないんです.
つまり,
C + O2 = CO2 + 394 kJ
に対して書き込む熱量は (3つの物質それぞれに対し) 0 kJ, 0 kJ, -394 kJ であるべきです. これなら等号で成り立ちますね.

Q実在気体と理想気体について

次の実在気体と理想気体の関係についての説明で誤っているものはどれか。
1)理想気体は、完全に気体の状態方程式の関係にあてはまる。
2)実在気体の分子には大きさがあるが、理想気体の分子の大きさは0である。
3)実在気体は絶対零度になる前に固化し、その体積は0にはならないが理想気体は絶対零度になっても固化せず、その体積は0となる。
4)理想気体の分子の間には分子間力がある。
5)実在気体でも圧力が低いとき、または温度が高いときは理想気体に近い性質を示す。

何卒宜しくお願いします。

Aベストアンサー

状態方程式というのは気体の状態を表す量の間の関係式です。
気体の量を1モルとします。圧力と温度を決めると体積が決まります。圧力と温度で体積を表した式が状態方程式です。V=f(T,P)、またはg(T,P,V)=0です。
PV=nRTは状態方程式の1つです。
これはボイルの法則、シャルルの法則を元にして作られた状態方程式です。
高温、低圧(常温、常圧は普通の気体にとっては高温、低圧です)でよく当てはまります。普通の気体は温度を下げれば液体になりますから低温でこの式に当てはまらなくなるというのは明らかです。圧力を2倍にすれば体積が半分になるというのは成り立ったとしても圧力を1000倍にした時に体積が1000分の1になるかというと「?」が付くというのもわかると思います。
どの温度、圧力でもこの式が成り立つ気体を理想気体と呼んでいます。したがってこの式は「理想気体の状態方程式」であるという事になります。
なぜ実在の気体がPV=nRTに合わなくなるのかは別の考察の対象です。
状態変化が起こるというのは分子間の引力によるのですから分子間力は原因の1つでしょう。(気体は分子であるとは限りません。分子であるとすれば分子間力です。)
液体とか、固体は体積が決まっています。圧力を加えても体積はほとんど変わりません。分子がほとんどくっつく状態になっているからです。これも原因の1つでしょう。圧力を大きくすれば気体が液体の状態に近くなるのですから気体らしい気体からずれてくるというのは予想できます。

1)?
「気体の状態方程式PV=nRTの関係に当てはまる」であれば○です。この文章のままであれば×。
2)?・・・×
「理想気体の分子」というのは存在しません。単にPV=nRTという式を満たす気体というだけです。粒子のイメージだけはあります。でも大きさはありません。構造もありません。原子と分子の区別も出来ません。

3)?・・・×
気体の温度を下げていく時にまず実現する状態は液体です。
「固化」ではなくて「液化」とすべきでしょう。
※Heは温度を下げていくと液体になります。でも固体のヘリウムは温度を下げていくだけでは現れてきません。圧力(絶対零度で25気圧)をかける必要があります。
(例外といってもいい例ですが、有名な例です。)

4)×
「理想気体の分子」というものは存在しません。
分子が存在しないのですから分子間力もありません。
分子があって分子間力が働かないということはありえないのです。
(「分子」という言葉を実体に対してではなくて単に「小さな粒」という意味で使っている可能性があります。こういう使い方が案外広い範囲に広まっているようです。)

5)○
 これはorかandかが問題になります。
 圧力を決めておいて温度を高くしていきます
または
 温度を決めておいて圧力を低くしていきます

どちらの場合も理想気体に近づきます。
この表現で言えば「or」です。

圧力、温度の値を問題にしていないのですからorでいいだろうという事になります。
圧力P1で温度を高くしていくときと圧力P2(>P1)で温度を高くしていくときの比較であれば前者の場合の方が低い温度で理想気体の近似が当てはまるようになるということとは別のことです。 

状態方程式というのは気体の状態を表す量の間の関係式です。
気体の量を1モルとします。圧力と温度を決めると体積が決まります。圧力と温度で体積を表した式が状態方程式です。V=f(T,P)、またはg(T,P,V)=0です。
PV=nRTは状態方程式の1つです。
これはボイルの法則、シャルルの法則を元にして作られた状態方程式です。
高温、低圧(常温、常圧は普通の気体にとっては高温、低圧です)でよく当てはまります。普通の気体は温度を下げれば液体になりますから低温でこの式に当てはまら...続きを読む


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