『L・DK』上白石萌音&杉野遥亮インタビュー!

『プロパンガス1m3が完全燃焼するのに要する空気の量は、水素1m3が完全燃焼するのに要する空気の何倍か。ただし、空気の組成は、窒素80% 酸素20%とする。』

中学生でも分かるような分かりやすい解答をお願いしますm(_ _)m

A 回答 (2件)

化学のセンスを考えると、空気の組成は決まっているのです。


ですから、燃焼に必要な酸素の量の比と空気の量の比は同じになります。
ということで、反応式を書いて酸素の量を求めればいいだけです。

2H2 + O2 → 2H2O
C3H8 + 5O2 → 3CO3 + 4H2O

よって、プロパンの方が10倍の酸素が必要であり、空気も10倍になります。
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プロパンの化学式はC3H8ですね。


プロパンの燃焼の際の化学反応式は次のようになります。
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
このためプロパン1 m3を完全燃焼させるとしたらプロパンの5倍の酸素で5 m3を必要とします。
空気1m3の中には酸素が20%含まれていますので0.2 m3の酸素があることになります。
5 m3の酸素が必要ですから、空気に換算すれば 5 / 0.2 = 25 m3の空気が必要ということになります。

一方、水素の燃焼の際の化学反応式は次のようになります。
H2 + 1/2O2 →  H2O
このため1 m3の水素を完全燃焼させるとしたら水素の2分の1倍の酸素で0.5 m3の酸素を必要とします。
0.5 m2の酸素が必要ですから、空気に換算すれば 0.5 / 0.2 = 2.5 m3の空気を必要とします。

したがってプロパン1m3を完全燃焼させるのに必要な空気の量は水素1m3 を燃焼させるのに必要な空気の量の25/2.5= 10倍となりますね。
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メタンガス ch4 1kgが完全燃焼する時の理論空気量は?

メタンガス ch4 1kgの完全燃焼
ch4 + 2O2 → CO2 + H2O
この場合酸素 2m3N 必要です。
どんな理論や計算方法から、
酸素が2m3Nが必要なんでしょうか?
素人にわかるように解説願います

Aベストアンサー

補足ありがとうございます。
1級ボイラー技士の平成21年度後期B、問4の問題は、メタン(CH4)1m3Nを完全燃焼する場合の理論空気量を求める問題です。
したがって、質問文のCH4 1kgとは条件が異なります。
CH4 1m3Nを完全燃焼させる酸素量は、CH4 1molに対して、酸素(O2)2molですから、気積はCH4の2倍となります。
したがって、酸素(O2)は2m3Nとなります。
理論空気量は、酸素濃度21%で算出するので、理論空気量=2/0.21≒9.5m3Nとなります。
もとの問題は、CH4の気積が与えられているので、反応式から、CH4に対して2倍の酸素が必要な事と、理論空気量に対する酸素の割合がわかれば、解くことが可能です。

Qプロパン完全燃焼後、生じる二酸化炭素の体積と水の質量?

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。

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...続きを読む

Aベストアンサー

> 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。

> 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...続きを読む

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Qプロパンが完全燃焼してCO2とH2Oが生成する反応で

プロパンが完全燃焼してCO2とH2Oが生成する反応で

(1)プロパン1molを完全燃焼するのに必要な酸素の体積、
(2)プロパン10Lを完全燃焼するのに必要な酸素の体積
(3)プロパン100gを完全燃焼するのに酸素、二酸化炭素の体積を求めよ
(全て同温、同圧)

が全くわかりません。
プロパンの化学反応式を求めるというのはわかったのですが

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。

標準状態で、1Mol 体積 24.8l だそうだ・・・(このへんは、問題文に、□□と定義するとか書いてあると思うので、それに準拠してください)

1) ○
2) 1モルのプロパン燃焼には 5モルの酸素が必要、 1リットルのプロパン燃焼には 5リットルの酸素が必要、一分子のプロパン燃焼には 5分子の酸素が必要。
すべて、同じ単位系にしたときに、同一の比率関係が成立するというのが 化学式です

この意味で、 10リットルのプロパンには 50リットルの酸素が必要です。

3)
O2 5 × 2.27 モル = 11.35 モル なので モル数を体積に戻す必要があります。


化学式の活用は、すべての要素を、体積なら体積 モル数ならモル数に統一することが前提です。

というようなことを、近代化学は100年くらいかけて分かってきた。
逆にいうと、100年の間に生まれた、天才たちの成果を使わせてもらっている事になります。
だから、単位をそろえれば、式が勝手に答えを出しくてくれる

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。

標準状態で、1Mol 体積 24.8l だそうだ・・・(このへんは、問題文に、□□と定義するとか書いてあると思うので、それに準拠してください)

1) ○
2) 1モルのプロパン燃焼には 5モルの酸素が必要、 1リットルのプロパン燃焼には 5リットルの酸素が必要、一分子のプロパン燃焼には 5分子の酸素が必要...続きを読む


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