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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:混合気体の問題…でしょうか)

混合気体の問題についての解法

このQ&Aのポイント
  • 混合気体の問題に取り組む際には、状態方程式を用いて計算を行います。まずは与えられた条件を整理し、酸素のモル数を計算します。次に、反応後の気体の体積と圧力、および二酸化炭素の吸収によって求められた圧力を用いて、体積組成を求めます。生成物のモル数と体積組成を比較することで、混合気体の成分を求めることができます。
  • 問題に示された反応式を利用することで、反応前と反応後のモル数の関係を求めることができます。また、反応後の気体を水酸化カリウム水溶液中に通すことで、二酸化炭素を完全に吸収させることができます。
  • このような問題を解く際には、気体の状態方程式(PV=nRT)を用いることが重要です。また、反応式を正しく理解し、モル数の変化や体積組成の計算を行うことがポイントです。正確な計算と理解を行うことで、混合気体の問題を解くことができます。

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  • c80s3xxx
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回答No.1

問題文の丸写しは著作権上の問題で削除になるでしょう. 最初の2.24Lということから,プロパンと一酸化炭素と二酸化炭素の合計量が 0.100 mol であることがわかります.これに酸素 0.22mol を加えて燃焼させています. プロパンは燃焼で二酸化炭素と水になり,一酸化炭素は二酸化炭素になります.だから,酸素と反応させて,さらに水酸化カリウム水溶液を通した後には,燃焼し残りのプロパンまたは一酸化炭素(あるいは混ざりもの)が残っているか,燃焼後にも余った酸素が残っているかのどちらかのはずです.しかし,「可燃性ガスは完全に燃焼したものとし」という記述があることから,酸素が残っていると考えるべきでしょう. すると,「0.500lの容器に入れたところ27℃で1.97atm」ということから,残った酸素の物質量が,0.500×1.97/(0.0821×300)=0.0400 mol と求まります.最初に入れた酸素が 7.04/32.0=0.220 mol ですから,反応した酸素は 0.180 mol ということになります. 一方,最初の燃焼直後の「反応後温度が27℃に下がったとき、容器内の圧力は2.46atmであった」という条件から,この段階で容器中に残っている気体の全物質量は 2.00×2.46/(0.0821×300) = 0.200 mol で,ここには0.040 mol の酸素が含まれているはずですから,それ以外は 0.160 mol あるはず.燃焼生成物は二酸化炭素と水ですが,水についてはこの温度では液体であるはずで,その体積や蒸気圧を無視するということから気体の体積計算には入ってこないはず.つまり,0.160 mol あるのは二酸化炭素ということになります. ここで,最初のプロパンの含有量を x mol,一酸化炭素を y mol,二酸化炭素を z mol とすると,x + y + z = 0.100.プロパンの燃焼反応式から x mol のプロパンは 5x mol の酸素と反応して 3x mol の二酸化炭素と 4x mol の水になり,y mol の一酸化炭素は (y/2) mol の酸素と反応して y mol の二酸化炭素になるわけです. 最初の燃焼後の二酸化炭素の物質量は 3x + y + z = 0.160.この2式を引き算すれば,2x = 0.060 となって,つまり x = 0.030 mol ということになります. 0.030 mol のプロパンで消費される酸素は 5×0.030 = 0.15 mol なので,残りは 0.07 mol で,ここから一酸化炭素の燃焼に使われ,最終的に 0.0400 mol 残るわけですから,一酸化炭素の燃焼に使われた分は 0.07-0.04=0.03 mol.つまり,一酸化炭素は 0.06 mol あったということになります. ここまでで,プロパン 0. 030 mol,一酸化炭素 0.06 mol とわかったわけで,総合計が 0.100 mol ということから二酸化炭素が 0.01 mol あったはず,ということになります.

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