物質量の計算での温度の関係性
- 物質量の計算での温度の関係性についての質問です。
- 過酸化水素の混合によって発生する酸素の体積を観測した実験で、温度の関係が理解できません。
- 正しい計算式において、なぜ300Kが分母に来て273の標準状態の温度が分子に来るのかを教えてください。
- ベストアンサー
物質量の計算での温度の関係性
過酸化水素2mol →水(液体)2mol＋酸素(気体)1mol の式がある 27度、1atmで過酸化水素水溶液Aと触媒の水溶液Bをそれぞれ50mlずつ混合した時に発生する酸素の体積を時間を追って観測した。混合してからt分後には14ml、更に経過して完全分解時には60mlの酸素の体積を記録した。発生した水への溶解は無視できるものとする。 という問題で Aの過酸化水素の濃度は混合する前いくらか？mol/lで示せと書いてあったものに対して 2*(60/1000)*(300/273)*(1/22.4)としたら間違っていて正解は 2*(60/1000)*(273/300)*(1/22.4)でした。 なぜ300Kが分母に来て273の標準状態の温度が分子に来るのですか？ 丁寧な解説お願い致します。
- ligase
- お礼率92% (997/1082)
- 化学
- 回答数6
- ありがとう数5
- みんなの回答 （6）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
途中までは分かっているようですが、順番を追って説明します。 (なお、標準状態は(旧)STP-273k1気圧の22.4Lを用いるとする。) 途中経過は無関係で、60mLの酸素が得られたので、そのモル数を求めます。 ※気体の体積は、絶対温度に【反比例】しますから、V'/V₀ = k₀/k' 、 V' = k₀*V/k' です!!! ※気体の体積は物質量に比例する。 V = 22.4*M 、60mLは0.06Lですから (0.06 * 273/300 ) / 22.4 ￣￣￣(60/1000) ￣￣￣￣￣￣￣0℃(273k)のときの体積に戻す。 ￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣22.4で割ってモル数を求める。 となります。2molの過酸化水素から1molの酸素が発生するのですから、過酸化水素のmol数はその2倍ですね。 標準状態のときの体積に戻さないとモル数が分からないのです。温度が低いのですから体積は体積は小さくなるはずですが、300/273じゃ増えてしまう。←これはいつもチェックですよ。
その他の回答 (5)
- customar
- ベストアンサー率17% (68/392)
2*(60/1000)÷(300/273)÷22.4 標準状態との比例関係で温度が何倍に成ったか、体積も同じ倍、それで割れば標準状態での体積に戻せます。273の時に割り戻してその体積を22.4で割ると濃度ではなくモル数が出ます。 機械的に処理する馬鹿の方が勉強は苦労しません。貴方は分数の字面に迷うからです。分数だろうがその倍になっていたらそれで機械的に割り戻す。
- 101325
- ベストアンサー率80% (495/617)
本質的なところは #3さんの回答にあるのですけど、もしかしたら質問者さんが誤読されてしまうのではないかなあと思われるところもみられますので、僭越ながら加筆させてください。 ----------------------------------------------------------------- 単なる計算ミスのようですが、順番を追って説明します。 60mLの酸素が得られたので、その物質量をnとして、モル数 n/mol を求めます。 ※気体の体積 V は、絶対温度 T に【比例】しますから、標準状態における気体の体積と絶対温度を Vo, To とすれば、V/Vo = T/To、Vo = V*(To/T) です。 ※気体の体積は物質量に比例する。 Vo = 22.4L*(n/mol) ですから n/mol = Vo / 22.4L = (V * To/T ) / 22.4L = (0.06 * 273/300 ) / 22.4 0.06は(60mL/1000mL) 273/300で0℃(273K)のときの体積に戻す。 22.4で割ってモル数を求める。 となります。2molの過酸化水素から1molの酸素が発生するのですから、過酸化水素のモル数はその2倍ですね。 標準状態のときの体積に戻すとモル数が分かります。温度が低いのですから体積は小さくなるはずですが、300/273じゃ増えてしまう。←これはいつもチェックですよ。
お礼
補足の説明と計算式の詳細まことにありがとうございます。 今後ともよろしくお願い申し上げます。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
ある意味本質的なところは #3 にあるのでただの蛇足ではあるんだけど, 「1つの式で一気に計算しよう」と思っていませんか? 気体の状態方程式から地道にやってみましょうか. 発生した酸素の物質量が分かればもとの過酸化水素の物質量が分かるので, 酸素の物質量を計算すればいい. これを n とする. 状態方程式から 1 atm × (60/1000) L = n × R × 300K. 一方 1気圧, 273 K のとき 1 mol の理想気体の体積は 22.4 L なので 1 atm × 22.4 L = 1 mol × R × 273 K. この 2式から n を求めてください.
お礼
解説ありがとうございました。また迷った際にはご指導のほどお願い申し上げます。
- tanuki4u
- ベストアンサー率33% (2764/8360)
すべての気体を理想気体と仮定すると 気体の体積は絶対温度に正比例して、273度では1モルで22.4リットルになる というのが、化学の分野での話。 どうしてそういう式ですか？ となると、それは数学の話で、化学では上記のような法則を主張しているので、その法則に則った式を建てるだけの話。
お礼
ありがとうございます。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
どうしてそのような式を立てたのですか? その式は何を意味するのですか? あと, 気体の状態方程式は分かりますか?
お礼
いつもご教授ありがとうございます。
補足
pv=nRTですよね ちなみに式は酸素の完全分解量時の酸素生成のモル濃度と過酸化水素水の全体モル濃度は比例するという形で式を作ったつもりです。 なので酸素のモル濃度を求めてそれを単純に二倍すれば 上記の式より 2H_2O_2→H_2O+O_2 より 酸素のモル濃度がわかればそれを二倍すれば 2H_2_Oのモル濃度つまり分解時前の全モル濃度がわかるという形にしました。 そこで式を立てたのですが温度の関係があべこべになっていて質問をしたという意図がございます。 ご教授お願い申し上げます。
関連するQ&A
- 過酸化水素水の分解
27℃、1atmである濃度の過酸化水素水Aと触媒の水溶液Bをそれぞれ50mlずつ混合したときに発生する酸素の体積を時間を追って測定した。混合してからt分後には14ml、さらに時間が経過し、完全に分解したときには60mlの酸素量が観察された。なお、発生した酸素の水への溶解は無視できるとする。 (1) 混合する前の溶液Aの過酸化水素の濃度はいくらか？mol/lで示せ。答えは有効数字2ケタで求めよ。 とありました。 反応式は 2H_2O_2 → 2H_2O + O_2 より、酸素に対して2倍のモル量が用いらるという関係から (60 / 1000)×2÷22.4に1000/50をかけた値としたら不正解で、 答えは (60 / 1000)×2×(1/22.4)×(273/300)=4.8×10^-3mol 4.8×10^-3÷ 50×10^-3 =9.75×10^2mol/l となっていました。 この273K/300Kの項がかけられているのがなぜかわかりません。 初めから終わりまで同じコンディションで実験していたことやそれこそ0℃と比べると高温なのにどうして分母に27℃での条件式が入っているのかも理解に苦しんでいます。 ご指導お願い申し上げます。
- 締切済み
- 化学
- 中和の問題を教えてください
１ ２０％（重量で）の希硫酸５０ｇを中和するのに必要なアンモニアは０℃、１ａｔｍで何Ｌか。 中和の公式はわかるのですが０℃、１ａｔｍをどのように使えばいいのかわかりません。 ２ 0.2mol／Lの塩酸50mlと0.3mol/Lの硫酸30mlを混合した。これを中和するのに純度95%の水酸化ナトリウムは何g必要か。 塩酸と硫酸のmolは出せましたが混合するときはどうすればいいのか・・・あと純度の使い方もわかりません。 ３ 0.5mol/Lの塩酸200mLに0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液50mLを加えた。何mol/Lの塩酸になったか。ただし、混合したときの溶液の体積は、混合前のそれぞれの体積の和と等しいとする。 これも2と同じでほとんどわかりません。塩酸と硫酸のmolが出せただけです。 ほとんど丸投げになってしまいすいません。ヒントでもいただければ幸いです。
- ベストアンサー
- 化学
- 化学Iの物質の量の問題がわかりません・・・
明日、化学の中間考査を控えている高校２年です。 下記の問題がどうしてもわかりません・・・。 教科書の節末の問題です。 答えだけのっていて、解説がないので困っています。 だれか教えてください。よろしくお願いします。 ([ ]内は答えです。化学式の数字は小さく打てないので普通の数字で打ってあります) １ 質量1.0gが、標準状態で560立方センチメートルになる気体の分子量を求めよ。[40] ２ 空気を、窒素N2と酸素O2が体積比４：１で混合した気体であるとする。 標準状態で体積22.4Lの空気の質量を求めよ。[28.8g] ３ 次の分子式で表わされる各気体を同じ質量で取ったとき、同温同圧下で 体積が最大になるものはどれか。また、体積が最小になるものはどれか。 (1)H2 (2)CO2 (3)H2S (4)NH3 (5)Cl2 [最大(1) 最小(5)] ４ 炭酸カルシウムCaCO3に十分な量の塩酸を加え、標準状態で112立方センチメートル の二酸化炭素CO2を発生させたい。必要な炭酸カルシウムは何gか。[0.500g] ５ 過酸化水素水（過酸化水素H2O2水溶液）30立方センチメートルを完全に 水H2Oと酸素O2に分解すると、標準状態で336立方センチメートルの酸素が得られた。 元の過酸化水素水の濃度は何mol/Lか。[1.0mol/L] ６ 標準状態で15立方センチメートルを占めるメタンCH4とエチレンC2H4の混合気体を 完全燃焼させると、標準状態で20立方センチメートルの二酸化炭素CO2が得られた。 元の混合気体中のメタンとエチレンの体積比を求めよ。[2:1] ７ 0.30mol/L演歌バリウムBaCl2水溶液10立方センチメートルに0.15mol/L硫酸ナトリウムNa2SO4水溶液を 10立方センチメートル加えると、白色の硫酸バリウムBaSO4が沈殿した。 (1)この化学変化を、化学反応式とイオン反応式で表せ。 (2)生じた硫酸バリウムは何gか。原子量 Ba=137とする。[0.35g] (3)反応後の水溶液から完全に硫酸バリウムを沈殿させるには、塩化バリウムまたは 硫酸ナトリウムのどちらの水溶液をさらに何立方センチメートル加えればよいか。 [硫酸ナトリウム水溶液を10立方センチメートル]
- 締切済み
- 化学
- ｐHの計算はこれで正しいでしょうか？
以下のように、pHを算出したのですが、正しいでしょうか？ (1) 0.1mol/L HCl 50mL と 0.1mol/L NaOHaq 49mLの混合液。 算出：中和反応により、水素イオン濃度の変化に左右するのは 0.1mol/L HCl 1mL だけだと考える。溶液の総質量は 50＋49mLだが、これは100mLと近似して [H+]＝1×10^-4 mol/ (100mL) ＝1×10^-3 mol/ L よってpH＝3.0 (途中の近似は許されています） ☆不安なのは以下です。 (2) 0.1mol/L HCl 50mL と 0.1mol/L NaOHaq 49.99mLの混合液。 算出：中和反応により、水素イオン濃度の変化に左右するのは 0.1mol/L HCl 0.01mL だけだと考える。溶液の総質量は 50＋49.99mLだが、これは100mLと近似して [H+]＝1×10^-6 mol/ (100mL) ＝1×10^-5 mol/ L よってpH＝5.0 不安に思う点は、水のイオン積のことです。 例えばpH＝1の水溶液を10倍、100倍と薄めていっても 整数とびで pH＝7 には近づかないことは分かるのですが、 (2)のように、pH＝５程度の酸の薄さにおいて 水のイオン積の影響がどの程度あるのか、いまひとつ 実感がなく、正しく5.0程度になるのかが不安です。 なにか補正が必要でしょうか？ 詳しい方、よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 化学
- 硫酸で酸性にした濃度が未知の過酸化水素水20.0mLを、0.0400m
硫酸で酸性にした濃度が未知の過酸化水素水20.0mLを、0.0400mol/L過マンガン酸カリウム水溶液で滴定したところ、10.0mLを加えたところで、反応が終了した。 このとき、過酸化水素および過マンガン酸カリウムは次のようにはたらいている。 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e- MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn#2+ + 4H2O まず ◎どうして硫酸を使って酸性にしているのに過酸化水素水のイオン反応式にSとかが含まれないのかということ ◎過酸化水素の濃度は何mol/Lか。 という問題の解説が、電子を消去した式から考えて、 5H2O2 + 2MnO4- …… となるので 比の式で 5:2=n×20:過マンガン酸カリウムのモル となってるのですが? mcv=mcv の公式で使うような価数ってこの場合のモル濃度を求めるときは必要ないのですか？ ◎この反応で発生した酸素の体積は、標準状態で何mLか。ただし、発生した気体は水溶液に溶けないものとする。 という問題で、 模範回答は、過酸化水素と酸素の係数？が一緒なことを使って過酸化水素で体積を求めているのですが、 私は酸素で式を作ったところ答えが違いました。どうしてできないのでしょうか？ 長々と失礼しました。回答お願いします。
- 締切済み
- 化学
- 分解して発生した酸素量を求める計算問題です。
3％の過酸化水素水100ｇに触媒を加えて完全に分解すると、 標準状態（0℃、1気圧）で生成する酸素は何ℓか。 ただし原子量をH＝1、O＝16とし、 標準状態の気体の体積を22.4ℓとする。 ............................................. 過酸化水素水（H2O2）1mol＝34ｇ までしかわかりません。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 化学IB
解答お願いします。 １、マグネシウムに塩酸を注ぐと塩化マグネシウムと水素が生成する。ただしH=1,Cl=35.5、Mg=24とする。 (1)この化学反応式を書け。 ・・・・Mg+2HCl→MgCl2＋H2 ？？？？？ (2)マグネシウム1モルを完全に反応させると何モルの水素が発生するか。 ・・・・・・・・0.5モル？！？！ (3)マグネシウム六グラムを完全に反応させると標準状態で何Lの水素は発生するか。 (4)標準状態で33.6Lの水素を発生させるには何グラムの塩化水素が必要か。 ２、水素0.40gに標準状態で5.6Lの酸素を混合して電気火花を飛ばして反応させ水を作った。反応後、水素と酸素のどちらが何モル残っているか。 ３、１０００ｍｌの酸素の中で放電させたら酸素の一部がオゾンになり全体の体積が９７０ｍｌになった。反応前後の圧力は等しいとする。 (1)酸素からオゾンができるときの化学変化。 (2)上の反応で生成したオゾンは何ｍｌ？ (3)反応によって減少した酸素は最初にあった酸素の何％？ ４、水素とメタンの混合気体がある。これに空気１６０ｍｌを加えて完全に燃焼させると全体の体積が１４０ｍｌとなった。次にこれに濃い水酸化カリウム水溶液（二酸化炭素を吸収）に通じるとその体積は１３２ｍｌとなった。はじめの混合気体中の水素とメタンの体積比を求めよ。ただし体積はO度１ATMでの値とし水はすべて液体となりその体積はOとみなす。
- 締切済み
- 化学
- 希釈するということと物質量が変わらないということがよく分かりません
操作１ 濃度未知の酢酸CH3COOH水溶液10.0mlをホールピペットでとり、メスフラスコに入れた そして標線まで水を加えて100mlの水溶液にした。この水溶液をA液とする。 操作２ ホールピペットでA液10.0mlをコニカルビーカーに取り、フェノールフタレインを1～2滴加えた そして、この水溶液の色がかすかに変化するまで0.1108mol/lの水酸化ナトリウムを7.79ml滴下し、中和した 以上より、濃度未知の酢酸水溶液のモル濃度[mol/l]を求めよ。 計算式は、A液の濃度をxとすると 1*x*(10.0/1000)=1*0,1108*(7.79/1000) となるところまで分かるんですが 疑問点は、濃度未知の酢酸水溶液を10mlから100mlに希釈したから、濃度未知の酢酸xを最後に10倍しないといけない、というところです。 式ではきちんと10.0/1000としているのに、どうして10倍するんでしょうか？ 水を加えて100mlにして、元の水溶液が10.0mlなら、10倍じゃなくて、(1/10)倍するほうが分かるような気がします。 どうして10倍するんでしょうか？ 長々と質問してすみません。 どうしてもわからないので、質問させてもらいました。 おねがいします。
- 締切済み
- 化学
- 水和水をもつ物質の濃度
シュウ酸二水和物31.5gを水に溶かして500mlにした。この水溶液の密度を1.02g/mlとして、 この溶液の １、質量パーセント濃度 ２、モル濃度 ３、質量モル濃度 をそれぞれ求めよ。 ２番のモル濃度なのですが、 解説より、 結晶の物質量と無水物の物質量とは等しいので、 31.5g/126g/mol×1000/500ｌ=0.50mol/l とありました。 ですが、モル濃度とは溶液1ｌ中に溶けている「溶質」を物質量で表した濃度だから、 溶質の無水物は 31.5g/126g/mol×90=22.5gになるので、 22.5g/126g/mol×1000/500ｌ=0.36mol/l ではないかと思ったのですが、なぜ違うのでしょうか？ 水和水は溶媒の水に加わってしまうんですよね？ あと、液体の混合の体積和なのですが、例えば、 エタノール52mlと水48mlを混ぜると、その体積は常温で96.3mlとなるが、 溶液の質量和は必ず等しいとなるのはどうしてですか？不思議です。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
大変わかりやすいご指導とご説明まことにありがとうございます。 おかげさまで内容理解ができました。