- ベストアンサー
化学反応式の係数=気体の体積比とは?
- みんなの回答 (4)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
何故「化学反応式の係数は同温・同圧の気体の体積比」なのかと言うと、「同温・同圧下での気体の体積は分子の数に比例する」からであり、これは分子の種類と関係なく成立します。 水素2リットルと酸素1リットルが反応すれば水2リットルになりますね。反応式では 2H_2+O_2=2H_2O ですよね。この反応では反応前より分子の数が減っているのがわかりますね。ですから体積が減ってしまったわけです。 一方、全体の重さは変化しません。水素2リットルの重さ+酸素1リットルの重さ=水2リットルの重さです(同温・同圧下)。
その他の回答 (3)
- Dolphin-0403
- ベストアンサー率44% (4/9)
水素の化学記号はH2O(エイチ・ツー・オー)です。 分かりますか? 水素と酸素の割合が2:1じゃないと水ができないのです。 だから水素が2リットルで酸素が1リットルが反応したら、 水が2リットルできるのです。 説明がわかりにくいかな? 参考程度に↓ http://home.ons.ne.jp/~taka1997/education/2000/chemistry/18/index.html
お礼
簡潔な回答をありがとうございます。水素と酸素が2:1で水が出来るのはわかるんですが、どうしてそのせいで体積が減るのかが理解できなかったんです。だけど、分子と比例、というので多分理解できました^^
済みませんタイプミス。(--; >>水素分子2つと酸素分子1つから水分子1つができています ではなくて、 水素分子2つと酸素分子1つから水分子「2つ」ができています。 でした。汗;;
分子の問題ですね、それから気体の分子容積の問題。 酸素と水素から水ができるときの反応式は、水の分子がH2Oなので、酸素原子1に対して水素原子2が必要です。酸素分子も水素分子も2つの原子からできたO2とH2ですから反応式は 2H2+O2→2H2O になります。水素分子2つと酸素分子1つから水分子1つができています。物質保存の法則は原子核が壊れたり融合しない限り(原子炉か太陽の中以外って事です)成り立つので、2分子から1分子ができました。 普通の説明ではこれでおしまいなのですが、ご疑問の点はもっともなので、追加の説明をします。気体の体積は「理想気体」と仮定すると、どんな気体でも同じ温度、同じ体積で、同じ圧力(普通は大気圧)で同じ個数の分子を含んでいます。良く出てくる言い方:標準状態1モルの気体の体積は22.4リットル。 まず「理想気体」から、気体の分子は大きさもあり同じ気体同士、違う気体同士「相互作用」(通常は引き合う力だけ考えればいい)もあります。理想気体は1)分子は「質点」である:位置や速度や加速度と質量(地球上では重さと同じ)だけがあって大きさがない。2)もちろん分子には構造がない。3)分子間に相互作用は無い。4)分子は壁にぶつかると完全弾性衝突する。(分子同士の衝突は、大きさがないので起こりようがない)このような仮定を置いて特にヘリウムなどの単分子から得たデータに基づいて理想気体の方程式 「圧力」*「体積」=「含まれる分子のモル数」*「気体定数」*「絶対温度」 が成り立ちます。 さて、物質は気体になると固体や液体の場合に比べ分子が自由に飛び回るため、同じ圧力下で非常に大きい体積となります。水では100℃でおよそ18mLの液体が30.6Lと1700倍にもふくれあがります。分子の間はスケスケの真空、このぐらいのスケスケ度になると「理想気体」にかなり近く、分子の構造や分子の質量と関係なく1モルの占める体積は温度と圧力で決まってしまいます。 ではその体積はどこから来るのでしょうか、一定量の気体を囲んで内部に閉じこめる仮想的な風船を考えます、この風船自身は小さくなろうとする力を持っていないとします。この風船の体積を保っているのは内部の分子の運動エネルギーです。各分子は運動のエネルギー(1/2)mv^2、mは分子の質量vは分子の速度です。この分子の速度はボルツ万分布という温度の関数で決まり、一つ一つの分子の速度は分からなくても全体の速度の分布は分かっています。この分子が風船の内部表面で完全弾性衝突するときの方向変化が圧力の源で、この内側の圧力が外の圧力と釣り合う大きさ(体積)に風船は保たれます。 ですから重い分子でも複雑な分子でも気体になると大気圧では体積とモル数(分子数)の比例関係に落ち着いてしまいます。
お礼
詳しい回答をどうもありがとうございます。ちょっと私には難しい話なんですが、何となくイメージは理解できたような気がします。
関連するQ&A
- 反応式の係数比の捉え方について
問 容積一定の容器に、等しい物質量の酸素と水素から成る混合気体が、27℃、400mmHgで入っている。水素を完全燃焼させた後、温度を57℃にすると、容器内の圧力は何mmHgとなるか。ただし、57℃における水の蒸気圧は130mmHgである。 という問題についてなんですが、まず酸素と水素の物質量が等しいので共に200mmHgとなります。次に反応式の係数比が『水素:酸素:水=2:1:2』となります。 ここで... ◎【反応式の係数比=□□□の比】を使うときの□□□の判断は気体の状態方程式から反応前後で一定のものを消して残ったものから考える、としていました。例えば同温・同圧でしたら、PV=nRTからT・P・Rが消されてV=n【反応式の係数比=mol比=体積比】といった具合です。 しかしこの問題では同体積という条件しかないので、状態方程式ではP=nTという式が残り、どう処理すればいいのか分かりません。蒸気圧の問題などで水蒸気と窒素においてある変化の後に水蒸気の一部が水になってしまったという場合のものであれば反応前後で窒素のnが変化しませんからnを消したりもできますが、この場合水素・酸素共に反応することによって水が生成するので全体としてみても酸素のみに着目してもnは消せません。(ここが間違っているのでしょうか?) ちなみに解答では水素と酸素の物質量を共にa(mol)として計算して反応後の酸素と水の物質量はそれぞれ1/2a(mol)とa(mol)となっていました。これは結局【反応式の係数比=mol比】を使っていますよね?ということはこの関係式は上で書いた◎に関わらず常に成り立つということでしょうか?といいますか、◎自体根本的に考えが間違っていたのでしょうか? ここらへんの知識があまりにあやふやに思えるので、周辺知識を含めていただいてもまったく構いませんし、むしろその方が勉強になりますので、アドバイスよろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 化学
- 混合気体 体積比 意味
高校の化学について質問です。 問題の中に「窒素と酸素の体積比が3:2である混合気体を20℃、1.0×(10)5Paで1.0Lの水と接触させた」( (10)5は10の5乗だと思ってください;)という文がありました。この「体積比」は、混ぜる前の、圧力と温度が等しい状態の窒素と酸素の体積比ということですか? ちなみに容器に入っているというようなことは書かれていませんでした。
- ベストアンサー
- 化学
- 気体生成量の問題で、
似たような質問ですいません、 問題 窒素3.0Lと水素5.0Lを混合して触媒を加えたところ、一部反応してアンモニアが生じ、反応前と同温同圧で体積は7.0Lになった。反応後の気体には何が何Lずつ含まれるか。 というもので、前回質問しました「一酸化炭素の完全燃焼したときの体積」の回答より、 同温同圧だから、分子の数比=体積比と理解し、 N2+3H2→2NH3 から 1:3:2 かな?考えたのですが、ここからよくわからなくなってしまいました。 1の窒素が3.0Lだとしたら、3の水素は9.0Lで、2のアンモニアは6.0L?これを足すと7.0Lになるようにどうにかすると考えてはいますが・・ 答えは窒素2.5L水素3.5Lアンモニア1.0Lでした。 ご回答お願いいたします。
- ベストアンサー
- 化学
- 気体酸素と水素の反応について
酸素と水素による水の生成について質問があります。 気体の酸素と水素を1:2で爆発反応させて水を作る実験が 扱われると思います。この際、残るのは液体の水だと思います。 気体から液体ができるので、急激に体積が減るのではないかと 考えたのですが、爆発の際に一瞬大きく体積が増えるようです。 (まぁ、「爆発」なので・・・^^;) なぜ一瞬体積が増えてから、液体ができるのでしょうか? 反応の際に放出されるエネルギー(熱)があるかと思いますが、 これのせいでしょうか?熱(炎)は体積を持たないかと思っている のですが・・・。 何かが熱で急激に膨張したのかとも考えましたが、 反応しきるだけの酸素と水素しか封入しないので、 周囲には膨張する空気などは無いかと思います。。 詳しい方おられましたら、よろしくお願いします。 (化学II程度までなら頑張って理解しますm)
- ベストアンサー
- 化学
- 水の体積比の問題です。
水の体積比の問題です。 今私は中学3年生で夏期講習に通っています。 そこの塾で使っているテキストの問題で分からない所が・・・・・・・ 問題はこれです。 気体Aを水素・気体Bを酸素と分かっている事とします。 AとBの体積比は2:1です。 A・Bをそれぞれ5cm?ずつ別の装置に取り、A・Bの気体を混合して点かしたところ 水蒸気が5cm?でき、ある気体が残りました。このとき残った気体は酸素と水素どちらでしょうか? また、その体積は何cm?になりますか? という問題です。 ちなみに残った気体は酸素で体積は2.5cm?になります。 なぜ酸素が残って体積がこの数になるのかわからないので その二点を明確に解説をお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 大学入試(山形大学) 化学 気体反応計算について
大学入試(山形大学) 化学 気体反応計算について こんにちは。 以下の問題について、お分かりの方がいらっしゃいましたら教えていただければ助かります。 ある温度t℃、PPaで0.4Lの一酸化炭素と、t℃、PPaで2Lの 空気(体積比 窒素:酸素=4:1の混合気体とする)がある。 両者を1.1Lの容器に入れて、一酸化炭素を適当な方法で燃焼させて 完全に二酸化炭素にした。 反応終了後の容器の温度を、再び、t℃に保ったときに、容器に含まれる 各気体の分圧(Pa)をPで表せ。 私がよくわかっていない点は、上記の問題の解説において、「全体で共通なのは 温度のみで・・・」と記載してあるところです。 この分野はいまいちよくわかっていないこともあるのですが、 (1)同温・同圧(t℃、PPa)の一酸化炭素と空気をその条件下で混合すると、体積が2.4Lになる。 (2)その混合気体の体積を2.4Lから1.1Lにする。 (3)… の流れになるものと考えるのですが、(2)において問題文から温度t℃がホショウ されるのがよくわかりません。 ほかに温度が一定となる根拠があるのでしょうか。 このような質問をして大変恥ずかしいのですが、アドバイスいただけないでしょうか? よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- 気体の反応式
消防試験研究センターの公開問題に次のようなものがありました。 [問題] 0℃、1気圧(1.013×10^5Pa)3.0Lの一酸化炭素と6.0Lの酸素を混合して完全燃焼させた。このとき反応した酸素の体積と反応後の気体の体積として、次の組合せのうち正しいものはどれか。ただし、気体の体積は、0℃、1気圧(1.013×10^5Pa)として計算すること。 反応した酸素の体積 反応後の気体の体積 1 1.5L 4.5L 2 1.5L 7.5L 3 1.5L 9.0L 4 3.0L 4.5L 5 3.0L 7.5L 私は、2CO+O2 → 2CO2 より、2molのCOと1molのO2が反応するので、O2は1.5L、また、2molのCOから2molのCO2が生成するので、CO2は3Lだと思ったのですが、選択肢には上記のように、3Lはありませんでした。私の考え方はどこか間違っているでしょうか?
- ベストアンサー
- 化学
- 化学の問題を教えてください
化学の問題を教えてください 純酸素をオゾン発生器に通したところ出てきた混合気体の体積はもとの94%になった。気体の体積は同温同圧のもとで測り、混合気体には酸素とオゾンしか含まれないものとすると、最初の酸素の何%がオゾンになったか。 3O^2→2O^3(見にくくてすいません)という反応式はわかるのですが… ここから先がどうしていいのかわかりません。 お願いします。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
わかりやすい回答を有難うございます。気体の体積と分子の数は比例するんですね~そういえば、1molの気体はその種類に関わらず22.4lであると習いました!それで、分子が3つから2つに減るので気体の体積も減るというわけですね、納得です。私の感覚では重さは足しても同じなのに体積は減る、という点がどうも不思議なんですが、その考え方ならわかりやすいです。