こんにちは。化学の基礎から学び直している者です。
疑問に思ったので、質問させていただきます。
たとえば黒鉛0.1molを燃焼させると、すべて反応してCOとCO2が生じ、体積組成比は1:4だった。黒鉛の燃焼に使われた空気の体積は標準状態で何Lか。空気の体積組成はN2は80%、O2 20%とする。

私は100%のうち、20%が酸素が含まれてるから、/22.4×0.09×20/100と式をたてたのですが、答えは22.4×0.09×100/20でした。何ででしょうか?

相対質量のときは△/100でした。中和滴定や酸化還元反応のときは100/△…。

どういう感じで区別してるのですか?回答よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

こんにちは。



この手の計算では、(物理でも同じことが言えますが)単位の除算乗算もきちんと行うことです。今回の正解である22.4×0.09×100/20に単位をつけてみると

22.4[L/mol]×0.09[mol]×100%/20%

となります。この単位系を計算してみると、答えの単位は[L]、リットルとなるので問題で求められている単位系と合致します。

一方、あなたの考え方の単位系を考えてみましょう。

/22.4[L/mol]×0.09[mol]×20%/100%

となり、この式から導き出される答えの単位は

[mol^2/L]という変な単位になってしまいます。( ^2は二乗をあらわしています。)単位がおかしくなるということから、除するべきか乗するべきかの計算を間違っていることがわかります。答えの単位が問題で求められているものに合うように除算乗算のしかたを修正してみましょう。

また、最後の100%と20%のどちらを分子分母にするべきかですが、「必要な酸素の体積」よりも「必要な空気の体積」のほうが多いことは感覚的にわかると思います。このことから、どちらを分母にしてどちらを分子にするべきかの判断がつくと思います。
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計算を整理しましょう。


22.4×0.09は酸素の量を求めました。

最後に求めたいのは空気の量です。

20/100は空気から酸素を求めるときですよね。
100で割って1%を20倍にすることで20%にします。

100/20は
20で割って1%を100倍にすることで100%にします。
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