混合ガス組成。

質問

水素とメタンの混合ガスを空気を用いて燃焼した結果、次の組成の燃焼ガスを得た。
Ｎ２：86.8％　　Ｏ２：3.8％　ＣＯ２：9.4％

この混合ガスの組成を求めよ、という問題で、

答えがメタン：90.9％、水素：9.1％なのですが、自分が出した値と違うんです(汗)

この解き方を知っている方、教えてください。お願いします。

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

＃１のお答えにある「空気の組成は一定か」が全てのヒント。
窒素の含量は前後で変わらない。水は気体ではなくなる。
さらに体積比なのでそのままモル比と考えて良い。
窒素対酸素を79:21(理科年表では１パーセントのアルゴンがあるが窒素に押し込む)とすると、
以下、全圧を無視して乱暴な計算をします。
残った気体の内窒素86.8％、その21/79の酸素が元はあった、これは「23.1％」。残っている酸素は3.8％差は「19.3％」。メタンからは同じモル数の二酸化炭素ができ、その時二酸化炭素になる酸素のモル数はメタンのモル数と同じだから二酸化炭素のモル数イコールメタンのモル数でメタン「9.4％」、炭素と結合した酸素は元の「23.1％」のうち「9.4％」分、残りは19.3-9.4=9.9、「9.9％」これが水になった酸素、このうちメタンの水素にメタンと同じモル数の酸素が使われたので9.9-9.4=0.5、で残り「0.5％」。水素１分子は酸素1/2分子を消費するので元あって水素の燃焼に使われた酸素が「0.5％」なら水素はその２倍「1.0％」。
元のメタンと水素の比は「9.4％:1.0％」=90.4:9.6
で「合いません」(爆笑)
窒素:酸素=78:21では約86:14になるし、窒素:酸素=4:1なんかにすると、水素の値は「マイナス」に…。
アルゴンを無視した時点でこの問題自体に無理があるのです。

お礼

やはり、空気の組成が関係しますよね？俺も他の問題集で窒素対酸素79:21というのを見たので、それで計算しようとしたんですけど・・・
計算していただき、有難う御座いました。

回答No.1

noname#62864

基本的な考え方としては、生じた二酸化炭素の量から、燃焼したメタンの量がわかります。
消費された酸素の総量から、メタンの燃焼に消費された酸素の量を引けば、水素との燃焼に使われた酸素の量がわかります。
これから、水素の量が計算できますので、これをメタンの量と比較すれば、混合ガスの組成が計算できます。
燃焼の前後で、全体の体積変化（モル数の変化）があるので、計算はかなりややこしそうですが・・・

方針としては以上ですが、確認しておきたいことが２つあります。
(1)ここでの組成というのは体積比（モル比）と考えていいのでしょうか。
(2)空気の組成はわかっているのでしょうか。

補足

＞(1)ここでの組成というのは体積比（モル比）と考えていいのでしょうか。

すみません、この問題は質問で書いたこと以外何も書かれてないんです。多分体積比だと。曖昧な答えで申し訳ありません。

＞(2)空気の組成はわかっているのでしょうか。

それも載ってないんです。他の問題集で、窒素対酸素79:21というのがあったのですが（この問題もそれが当てはまるかどうかは分かりません；）これでは駄目でしょうか・・・？