化学反応式を論理式で解くには？

質問

化学反応式を論理式で解くには？

MgO ＋ H2 → Mg ＋ H2O
C ＋ O2 → CO2
CO2 ＋ H2O → H2CO3
これらの化学反応式が分かっている時、
MgO、H2、C、O2があればH2CO3が合成できることを推論しなさい。
という問題があるのですが、
どう論理式を作ればいいのかわかりません。

P:人は生き物である。
Q:生き物は死ぬ。
P→Q:人は死ぬ。のような文章問題でしたら、
どこをPにしてどこをQにするかというのが分かるのですが
こういった化学反応式の場合はどのように解けばいいのでしょうか？

導出を使った解き方でも構いませんので、どなたか分かる方いらっしゃいましたらご教示お願いします。

回答No.2

B-juggler · ベストアンサー

そんなに深く考える必要もなさそうだけど？

簡単にいきましょう？

P：MgO，H2，C,O2　がある
Q:H2CO3が生成できる。

P⇒Qで　単純に行けばこういうことでしょう？

後は、P1：MgO＋H2　→　Mg＋H2O
　　　P2：C ＋ O2 → CO2
　　　P3：CO2 ＋ H2O → H2CO3

こうしておいて、　P＝P1∧P2　ってやって、

Q⇔P3　として、　P1∧P2　⇒　P3　は条件だから、

P⇒Q　といけませんか？　安直過ぎるかな？

ｍ（＿　＿）ｍ

お礼

とても参考になりました！
深く考えすぎていたようです。
有難うございました。

回答No.3

htms42

化学反応式を論理式で考えることはできません。
「合成できる」としていますから反応が起こることが前提です。

化学反応式を書くことができる（原子の数が合っている）ということと反応が起こるということは別のことですので論理式の対象にはならないのです。

ＣｕＳＯ４＋Ｆｅ→Ｃｕ＋ＦｅＳＯ４　　（１）
ＦｅＳＯ４＋Ｃｕ→Ｆｅ＋ＣｕＳＯ４　　（２）

原子の数が合っているということで言えば(１)、(２)は対等です。
しかし（１）は起こりますが（２）は起こりません。

２つの反応式を組み合わせてできる反応式に対応する反応が実際に起こるということも言うことはできません。
「反応（１）は起こる」、
「反応（２）も起こる」
「反応（３）は反応（１）と反応（２）を組み合わせたものである。」
したがって
「反応（３）は起こる」
ということは成り立ちません。

＞MgO ＋ H2 → Mg ＋ H2O　　
　C ＋ O2 → CO2
　CO2 ＋ H2O → H2CO3

ＣＯ２を水に溶かせば水の中にＨ２ＣＯ３ができます。
ＣＯ２はＣを燃やせばできます。

でもＣＯ２を溶かすための水をわざわざＭｇＯから作ろうと考えるでしょうか。
どこにでもある水をわざわざＭｇＯと水素から作ると考えるのは馬鹿げています。
１Ｌの水を作るとしてＭｇＯはいくら必要でしょうか。Ｈ２はいくら必要でしょうか。Ｈ２Ｏの回収はどのようにしてやるのでしょうか。
簡単に手に入る物質をわざわざ難しい手順で手に入れようとしているところがおかしいところです。

＃１にある
＞多分これでは収率が悪いのでMgOの登場となるのでしょう。
は全くの見当違いです。

ＭｇＯをＨ２で還元する反応は式を書くのは簡単ですが起こすのがむちゃくちゃ難しい反応です。普通は起こらないと考えていいものです。（起こるか起こらないかを試してみるというのも１つの道筋ですが道具立てだけでも大変なものになります。気体の水素を充満させた中にＭｇＯを置くだけで反応が起こると考えているのであれば明らかに誤りです。起こりません。ＭｇＯはセラミックスの材料です。ものすごく安定な物質です。）

アルミニウムよりもイオン化傾向の大きい金属はすべて融解塩の電気分解で作っています。
普通の精錬による還元ができないからです。

金属Ｍｇを水に入れるとゆっくりと反応して行きます。泡がぽつぽつと出ます。
Ｍｇ＋２Ｈ２Ｏ→Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｈ２
フェノールフタレイン溶液をいあらかじめ加えておくとゆっくりと赤く色が付いてきます。高温の水蒸気を金属のＭｇに反応させると
Ｍｇ＋Ｈ２Ｏ→ＭｇＯ＋Ｈ２
が起こります。
これらは高校の化学のレベルです。

「合成できる」の意味を「反応式を書くことができる」という意味だというのであれば
ただの数合わせですから論理の対象にはなりません。

おまけ
水の中にはＨ２ＣＯ３ができます。
でもこれを「Ｈ２ＣＯ３が合成できた」とは言いません。
Ｈ２ＣＯ３を取り出すことができません。

簡単な物質が反応によって生じる場合には「合成できた」とは言わないようです。
Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
でＣＯ２やＨ２Ｏが「合成できた」とは言わないはずです。

お礼

確かに仰る通りかもしれません。
しかし、こちらも言葉足らずだったのもあるかもしれませんが
論理的に解けると仮定するのが前提でありますし、何よりこれだと問題が成立しないので・・・。

回答No.1

spring135

MgO ＋ H2 → Mg ＋ H2O
C ＋ O2 → CO2
CO2 ＋ H2O → H2CO3

辺々足し合わせて

MgO ＋ H2+C ＋ O2+CO2 ＋ H2O→ Mg ＋ H2O+CO2+H2CO3

両辺で共通のものを消すと

MgO ＋ H2+C +O2 → Mg +H2CO3

よって、
＞MgO、H2、C、O2があればH2CO3が合成できる。

H2CO3を合成するだけなら、水煮炭酸ガスを溶かせばよいので
CO2 ＋ H2O→ H2CO3
多分これでは収率が悪いのでMgOの登場となるのでしょう。

お礼

大変、参考になりました。
化学反応式を完璧に扱おうと考え過ぎていたようです。
有難うございました。