すごく初歩的な質問で申し訳ないのですが、木炭は、熱を加えて作りますよね。で、できあがったものがなぜまた燃料になるのか今一つ分かりません。
化学変化にどういう違いがあるのでしょうか。
「炭焼き」というのは、何が焼けて木炭になるのでしょうか。

A 回答 (5件)

まづ最初に,「化学変化」とは何かを述べておきます。

物質は様々な分子で出来,各分子は原子が結合して出来ています。この原子同士の結合が切れて,新たな結合が生じるのが化学反応で,化学反応が起これば「化学変化」があると言えます。

今の場合,木炭を作る段階では,酸素の無い状態で木を加熱します。木の成分は inorganicchemist さん,nozomi500 さん,MiJun さんが挙げておられる様に主として有機化合物です。つまり,炭素,水素,酸素を中心とし,窒素や硫黄等も含みます。

で,これらを加熱すると,inorganicchemist さんがお書きの様に OH 基(酸素の大部分がこれです)は水となって飛んでいきます(脱水反応と言います)。窒素原子はアンモニアとして,硫黄原子は硫化水素等としてやはり飛んでいきます。しかし,炭素-炭素結合を切る程のエネルギ-が得られませんので,炭素は後に残る事になって木炭が得られます。

この場合,元あった炭素と酸素(窒素,硫黄)との結合が切れて新たな結合が生じています。したがって,化学反応 =「化学変化」が起こっています。

一方,木炭を燃やす場合は,酸素の存在下で加熱します。この場合は,酸素と炭素の結合が生じると多くのエネルギ-が生じますので,炭素-炭素結合も切れて二酸化炭素になります。この場合もやはり化学反応 =「化学変化」は起こっています。

どちらの場合も「化学変化」は起こっているわけですが,何が違うかというと酸素が存在するかどうかです。で,酸素と反応して熱や光の出る反応を燃焼と言います。

つまり,「化学変化にどういう違いがあるのでしょうか。」と言えば,木炭を作る段階では「燃焼」が起きていないが,木炭を使う段階では「燃焼」が起きている点が違います。

以上でお分かりだと思いますが,「炭焼き」というのは何かを焼いて木炭にしているわけではないのです。「焼き」と言う表現を使っていますが,焼いていません。これが「化学変化」の違いです。


いかがでしょうか。私も別に炭焼きの専門家ではありませんので,間違っているようでしたら,遠慮なくツッコミを入れて下さい。素直に謝りますので。
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この回答へのお礼

よくわかりました。「炭焼き」という言葉に惑わされていましたが、これで理解できました。ありがとうございます。

お礼日時:2001/05/28 16:27

以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「黒炭と白炭の違い」
http://www.dango.ne.jp/matsumot/mame/page8.html
(備長炭の成分分析結果)

「燃焼」に関しては、
http://www1.fuji-tokoha-u.ac.jp/~kihara/chem/fir …
(木炭の燃焼のしくみ)
http://www1.fuji-tokoha-u.ac.jp/~kihara/chem/fir …
(用語解説のページ)

一般に木材には
・セルロース
・リグニン
・ヘミセルロース
・水分
・無機分
・微量成分等
が含まれます。

「炭を焼く」には上記の「白炭」「黒炭」等があり、温度が異なります。それによって、同じ樹木でも熱分解物(冷却すれ木酢液)の成分も異なる可能性があります。
従って、正確(?)には温度によって分解成分とその割合は異なることもありえます。
⇒主題の炭焼きと燃焼では「化学変化」の違いがあります。

蛇足で手元に資料がありませんが、木材にふくまれる蛋白成分は上記のセルロース・リグニン等に比較すればマイナー成分と思いますが・・・?

ご参考まで。

参考URL:http://www.dango.ne.jp/matsumot/mame/page3.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます。お教えいただいたURL、これからゆっくり読んで勉強します。

お礼日時:2001/05/28 16:23

「不純物」というと、その他の物質に失礼(別に木炭のために木があるわけでない)なので、控えます。



「木炭」の主成分はほとんどが炭素です。燃えるときは赤くなって二酸化炭素を放出して、あと灰が残ります。灰は無機質の塊と思ってください。
木が燃えるときは炎をあげ、煙も出しながら燃えます。最後は灰になります。炎を上げるということは、燃える気体(微細な固体もふくめ)がある、ということです。

植物の体はいろんな構成物質から出来ています。野菜を食べるときも、ビタミンがどうだとか、いいます。
炭焼きをすると、たんぱく質などの有機化合物が化学変化して出て行きます。煙になって出て行くものもあれば、タール状になって出て行くものもあります。(「木酢液」というのは、このときに出手くるタール状物質を含んだ液体)
昔、中学校の理科実験で、割り箸を試験管で蒸し焼きして、出てくる煙にマッチの火を近づけると炎を上げて燃える、試験管に単価した割り箸とタール状の液体がのこる、というのをやりました。

hiro1001さんは「ない」といわれますが、たんぱく質がタールに変化するのも立派な化学反応ですね。
酸素が不足しているから、酸化して二酸化炭素になってはいかない。
高温で焼くほど、残った炭素の割合が高くなるので「良質」の炭だといえます。
たんぱく質も大きな分子ですが、炭になるような、炭素どうしが連なった分子構造でないので、セルロースにくらべて分解しやすいのです。
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この回答へのお礼

木炭が燃えるときに炎が出ないことも、そううかがうと理解できます。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/05/28 16:21

木炭は当然、木を燃やして作るのですが、


植物の身体は主にセルロースというものからできています。

このセルロースというのは、グルコース(ブドウ糖)の
親戚みたいのもので、いずれも炭水化物の一種です。

炭水化物はその字の通り、「炭(=炭素)」が「水と化合した物」
と解釈することもできます。この状態から、水を除くと「炭」
ができるのです。

「炭」についての専門的な知識はありませんが、
おそらく「炭水化物」から「水」を取り除くのが
「炭焼き」で、そのときは、空気をあまり存在させないのだろうと思います。
炭水化物 → 炭 + 水

で、水がなくなって、燃えやすく、燃やしても煙がでなくなった
状態が「炭」でこれが酸化される(燃焼する)ときに
燃料として用いられてるのだと思います。
炭 + 空気(酸素)→ 二酸化炭素
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この回答へのお礼

ということは、ブドウ糖も蒸し焼きにすれば、粉状の炭になるのでしょうか。
燃焼=酸化ということは、炭を作るときには、木は燃えていないのですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/05/28 16:30

炭の原料は、山にある木で作ります。


木で有れば何でも良いかというと実は良い炭を作るためには木も決まってくるのですが、基本的にはどんな木でも炭になります。
普通木の中にはいろんなものが含まれています。
人の体を見ても判るように、木も生きていますから沢山の不純物を含んでいます。
それを、蒸し焼きにすることによって炭素だけを残そうとしたものが炭なのです。
純粋に炭素だけが残るわけでは無く、ミネラルなども残りますが、ほとんどの余分なものは蒸気と一緒に外に出てしまいます。
この段階では化学変化はほとんどありません。
答えになっているかどうか判りませんが、酸素を与えないで熱を加えて作るのが炭だと考えても良いのではないかと思います。
残った炭はほとんど炭素ですから、酸素と反応して熱を出すというわけです。
この段階では化学変化がありますね。
ですから、化学変化にどういう違いがと問われると、炭を作る段階では化学変化が無く炭を燃料に使ったときには化学変化があると答えるのが良いのでしょうね。
回りくどい書き方で申し訳有りませんでした。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。炭焼きは蒸し焼きにするのですね。

お礼日時:2001/05/28 16:17

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Aベストアンサー

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有機物+酸素ー>水+二酸化炭素
という考え方は、決して間違いではありません。
(もちろん、実際はもっと複雑ですが)
ただし、有機物に対して、十分に酸素があればの話です。
空気中で燃やしたくらいでは、酸素は十分とは限りません。
そうすると、高温で残った炭素どうしがくっつき合って、
いわゆる「炭」となります。
木炭の作り方を知っていますか?
あれは木材(有機物)を密閉した炭焼き釜中で熱して作ります、
そうすると、酸素が不足した状態で温められ、
木材中の水分や、炭素以外の成分が飛んでいってしまい、
炭素成分だけが炭となって残ります。
もし、このときに空気が混ざると、炭は酸素とくっついてガスとなり、
灰(無機物)のみが残ってしまいます。

さて、砂糖の場合ですが、
砂糖は、炭素と水素と酸素から基本的に構成されています。
まず、砂糖を暖めると溶けます。
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その後、残った炭素同士がくっつきあって、炭となって残ります。
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エタノールの場合ですが、
まず、エタノールは揮発性ですから、
温めると、燃えるよりも蒸発します。
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そこで、ほとんど水蒸気と二酸化炭素になります。
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ものによってどう違うかと言うことですが、
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要するに、熱したときに酸素と化合する他に、別の反応が一緒に起こります。
ですから、燃やす環境でおのずから結果が異なってくるわけです。
また、酸素と有機物がくっつく温度、すなわち燃焼温度もものによって違います。
一般的には、低分子量で、酸素や水素の含有量が多いほど燃えて無くなりやすいです。
もちろん、有機物なら「根気よく燃やせば」全て無くなりますよ。
この場合の「根気よく」というのは、高い温度と十分な酸素を意味します。

無機物ですが、
燃える、すなわち、酸素とくっつく反応は、
原則としてだいたいのものが可能だと思ってください。(とりあえず)
ただ、有機物が燃えるのにくらべて、
はるかに高い温度(時には2000~3000度)など、
シビアな環境が必要になります。
ですから、私たちの身の回りの道具を使ってできる燃焼実験では、
燃えないのです。
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有機物が酸素と化合するときは、多くの熱を放出するので、
「火」をはなって燃えます。
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ですから、見かけ上燃えてない、といってもいいですよね。

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物が燃えるという事は、燃料となる物質が酸化することですが、肝心なのは酸化するときに得られるエネルギーが次に物質を酸化させるのに必要なエネルギーよりも大きいことです。水も非常に高温に加熱すれば水素と酸素に分解し、再度燃えることは可能ですが、このときに水を分解するのに必要なエネルギーのほうが水素が酸化して水になるエネルギーよりはるかに大きいので、燃え続けることはありません。

先の方がお答えのように、水というもの自体が水素の燃えたものですから、もう一度燃やすには水素と酸素に分解しなくてはなりません。この分解には燃やす(熱を加えるより)電気分解などの方がはるかに小さなエネルギーでできるでしょう。

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無機物とどこで線が引かれるのでしょうか?
有機化学と無機化学の違いはなんですか?
髪の毛は有機物?無機物?
ご教授ください

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有機物とは基本的に生物が作るもので炭素原子を含む物質です。また、それらから派生するような人工的で炭素を含む化合物も有機物です。ただ、一酸化炭素や二酸化炭素は炭素原子を含みますが無機物に分類されます。
無機物とは水や空気や金属など生物に由来しない物質です。

Q物が燃えるとはどういう現象でしょうか?

はじめまして、お世話になります。

化学を始めてまだ1年経っていませんが
わいてくる難しい問題はおいておいて
ごく基本的な事が分かっていないと思いますので
授業には関係ありませんが教えてください。

物が「燃える」とはどういうことなのか。
「燃える」とは「燃焼」、物質が熱と光を出して酸素と激しく化合する事
「燃焼」とは「発光」「発熱」を伴う物で
(蛍の発光は熱を持たない光”冷光”というと聞きました)
燃焼の3要素は「酸素供給源」「可燃物」「点火源」の3つ(ニトロセルロースなどは分子内に酸素供給源があり、外部からの供給はいらず「自己燃焼」する)

炎の光?と炎色反応は原子の基底状態と励起状態の繰り返しによるもの・とも聞きました。

以上が現時点で分かってる事です(間違いもある・^^;)

(1)持続する理由は?
(2)点火により加わったエネルギーが循環して光、熱は基底状態に戻るときに光と一緒に出されるものなのか…
(3)物の燃焼時間の差は何によるものなのか…
(4)着火より加わったエネルギーがあって燃えるのか

着火して燃える蝋燭ですらよく分からないのですね…

燃える・とはどういうことでしょうか?
難しいですねTT

はじめまして、お世話になります。

化学を始めてまだ1年経っていませんが
わいてくる難しい問題はおいておいて
ごく基本的な事が分かっていないと思いますので
授業には関係ありませんが教えてください。

物が「燃える」とはどういうことなのか。
「燃える」とは「燃焼」、物質が熱と光を出して酸素と激しく化合する事
「燃焼」とは「発光」「発熱」を伴う物で
(蛍の発光は熱を持たない光”冷光”というと聞きました)
燃焼の3要素は「酸素供給源」「可燃物」「点火源」の3つ(ニトロセルロースな...続きを読む

Aベストアンサー

 燃焼とは一般には、発熱(や発光)を伴う急激な酸化現象と定義されます。従って「酸化現象」ですので、例外的ですが酸素が無くても燃焼する例がいくつかあります。例えば、塩素と水素の混合気体に火をつけると燃えます。これを塩素爆鳴気と呼びます。尚、上手に装置を組まないと爆発します。従って、燃焼には必ずしも酸素原子は必要な要素ではありませんが、このような反応例はあくまで例外としておいた方がいいかも知れませんね。
 話を、酸素が必要な燃焼に戻します。
(1)持続する理由
 これには、幾つかの要素がありますが、一つは既に回答があるように熱力学的に連鎖反応が進行する条件を満たしていることですね。次に、常に酸素が供給され続けることです。
 例えば、蝋燭の燃焼反応を見てみましょう。まず、既に燃えている炎の熱で固体の蝋が溶かされさらに揮発します。この気体の蝋が酸素と結合して酸化して二酸化炭素になる際に大量の熱と光を放出します。これが燃焼ですね。このとき生成された二酸化炭素は炎によって温められているので、密度が小さくなります(cf.気体の状態方程式:PV=nRT)。地球上では重力があるので暖められて密度が小さくなった気体は上空へ上がっていきます。そうすると、その分だけその場所の気圧が下がってしまう(極端な話真空になってしまう)ので周囲(炎の横や下側)から空気や揮発した気体の蝋が供給されます。この空気には凡そ1/5程の割合で酸素が含まれているので、また燃焼します。と言うわけです。
 従って、あの縦長の炎の形は地球の重力のせいなのです。因みに、無重力のスペースシャトルの中で蝋燭に火をつけると・・・。完全に球形の炎になり、無重力の為に空気の対流が起きないので、芯の周りの酸素を使い果たすと消えてしまいますが、酸素は常磁性(磁石にくっつく基底状態が三重項)の分子で二酸化炭素は反磁性なので、蝋燭の炎のそばに磁石をおいておけば、酸素が供給され続けるので燃え続けます。

(2)熱と光
 一緒に放出される言うよりは、HOMOからLUMOへ励起した後のLUMOからHOMOへの失活過程において、その分のエネルギーを光として放出するか、それ以外の熱エネルギーとして例えば、分子の振動や回転として放出するかの違いです。つまり、光(可視光)として放出する分と熱として放出する分があると、化学の範囲では考えて差し支えないかと。物理屋さんに聞くとちょっと違う回答が来ると思いますが。

(3)燃焼時間の差
 これは、難しいですね。言い換えると、何が律速段階として効いてきているのか?と言うことでしょう。酸素の供給量のなのか、純粋に励起確率による速度論的な問題なのかと言うことでしょう。私にはここで回答するだけの能力が無いのでパスで。

(4)反応開始について
 既に回答があるように、活性化自由エネルギーに対して十分な量のエネルギーが加われば、着火しなくとも燃焼反応は進行するでしょう。実際物質には引火点の他に、発火点と言う自発的に発火する温度があります。また、自爆性や自燃性の化合物もあります。

長文になりましたが、参考になるとうれしいです。

 燃焼とは一般には、発熱(や発光)を伴う急激な酸化現象と定義されます。従って「酸化現象」ですので、例外的ですが酸素が無くても燃焼する例がいくつかあります。例えば、塩素と水素の混合気体に火をつけると燃えます。これを塩素爆鳴気と呼びます。尚、上手に装置を組まないと爆発します。従って、燃焼には必ずしも酸素原子は必要な要素ではありませんが、このような反応例はあくまで例外としておいた方がいいかも知れませんね。
 話を、酸素が必要な燃焼に戻します。
(1)持続する理由
 これには、幾つかの...続きを読む

Q身近にあるモノで楽しめる化学反応を教えてください

コーラにメントス入れるとコーラが噴水のようにあがります。そのような身近にあるモノで気軽にできる化学反応を見れるものをお教えください。できれば死ぬようなことがない安全なモノでお願いします。

Aベストアンサー

こんばんわ★
そうですね・・・氷に塩をかけると-10℃ぐらいになるので、
冷蔵庫を使わなくてもシャーベットが出来るとかですかね?
青色の折り紙には銅の顔料が使われているので、
燃やすと励起されて緑色の炎色反応が見られますね。
乾燥剤として使われているシリカゲル(青色)に少量の水を加えると、
表面に付着している塩化コバルトの配位数が変わりピンク色のシリカゲルになります。
そいつを電子レンジで加熱すると水分が蒸発して元の色に戻りますよ。
乾燥剤として使われている生石灰に少量の水を加えると発熱して消石灰になります(危険)。
100℃近くになりますが、少量ではなく大量の水を加えると大丈夫です。
その消石灰の水溶液の上澄み液(石灰水)を少量取り、ストローで息(二酸化炭素)を吹き込むと透明な液が白濁します。
白濁したものは水に不溶の炭酸カルシウム(チョーク)ができるからです。
その白濁液にさらに息を吹き込むと、水に可溶な炭酸水素カルシウムが出来てもう一度透明な液になります。
これぐらいでよろしいでしょうか?

Q炭化反応

炭焼きの時の炭化反応は吸熱反応ですか。それとも発熱反応でしょうか。

Aベストアンサー

吸熱反応です

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%88%86%E8%A7%A3

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa82185.html

Q一酸化炭素COが完全燃焼して

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


一酸化炭素1molあたりの熱量なので
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

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が 283kJ 発生する」ということです。


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

#1さんの

>酸素原子1つでは、存在する事は出来ません。
>ですの化学反応式ので両辺に1/2をかける事自体
>ナンセンスです

ですが、熱化学方程式の係数は分子の個数ではなく、反応する物質の物質量ですから 1/2 をかけるのに何の問題もありません。「酸素分子 1/2個」はナンセンスでも「酸素 1/2mol」にはちゃんと意味があります。

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。

 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

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が ...続きを読む


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