化学Iの問題について

質問

次の問題がどうしても解けません。答えは書いてあります。途中式の方を解答よろしくお願いします。

（１）　炭酸カルシウムCaCO3（←小さい右下３）に十分な量の塩酸を加え, 標準状態で112立方ｃｍの二酸化炭素ＣＯ2（←小さい右下２）を発生させたい。必要な炭酸カルシウムは何gか。 （答え：0.500g）

（２）　過酸化水素水（過酸化水素H2O2（←小さい右下２）水溶液）30立方ｃｍを完全に水H2O（←小さい右下２）と酸素Ｏ2（←小さい右下２）に分解すると, 標準状態で336立方ｃｍの酸素が得られた。元の過酸化水素水の濃度は何mol/Lか。 （答え：1.0mol/L）

（３）　標準状態で15立方ｃｍを占めるメタンCH4（←小さい右下４）とエチレンC2H4（←小さい右下２と４）の混合気体を完全燃焼させると, 標準状態で20立方ｃｍの二酸化炭素CO2（←小さい右下２）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。 （答え：2:1）

回答No.2

rnakamra · ベストアンサー

>（１）　CaCO3 + ２HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
>CaCO3の式量　40 + 12 + 16×3=100

反応式から
CO2のモル数=CaCO3のモル数
となります。反応でできたCO2のモル数が必要です。
1molの気体の体積は標準状態で22400立方cmになりますので112立方cmのCO2のモル数は
112/22400=5.00×10^(-3) (mol)
であることが判ります。

以上のことから必要な炭酸カルシウムのモル数が5.0×10^(-3)ですので質量は
100×5.00×10^(-3)=0.500 (g)
となります。

>（２）　２H2O2 → ２H2O + O2
分解した過酸化水素のモル数は酸素のモル数の2倍です。
発生した酸素のモル数は
336/22400=1.50×10^(-2) (mol)
です。
元の過酸化水素のモル数はその倍で3.00×10^(-2)molです。
水溶液の濃度はモル数を体積で割れば得られます。単位がLになっているためもとの体積30立方cmを3.0×10^(-2)Lと換算して
3.00×10^(-2)/{3.0×10^(-2)}=1.0 (mol/L)
となります。有効数字は桁数の小さいほうにあわせます。

>（３）　メタンの完全燃焼　CH4 + ２O2 → CO2 + ２H2O
>　　　 エチレンの完全燃焼　C2H4 + ３O2 → ２CO2 + ２H2O

気体の場合には同一圧力同一温度の条件の下で気体の種類に寄らず体積はモル数に比例します。
つまり上記の反応式から
メタン1立方cmが完全燃焼するとCO2が1立方cm発生
エチレン1立方cmが完全燃焼するとCO2が2立方cm発生
します。
ここで元々のメタンの標準状態での体積をx立方cmとするとエチレンの標準状態での体積は15-x立方cmになります。
すると発生するCO2の体積は
メタンの燃焼分からx立方cm
エチレンの燃焼分から(15-x)×2立方cm
となり、その合計は
x+2(15-x)=30-x (立方cm)
となります。これが20立方cmとなることから
30-x=20
x=10
となり、メタンの体積=10立方cm,エチレンの体積=15-10=5立方cm
となります。その比をとって
10:5=2:1
となります。

(注意)
(3)でメタンとエチレン体積比となっていますが、実際にはメタン、エチレンともに15立方cmの体積に広がっています。
実際にはそれぞれの分圧が2/3atm,1/3atmとなっています。

お礼

丁寧に解答してくださり助かりました。
参考にさせていただきます。

回答No.1

rnakamra

(1)～(3)全ての問題において、問題となる現象の反応式を書いてみてください。
それがわからないことには話の進めようがありません。
(3)については2種類の反応があるので両方とも出してください。

あと、CaCO3の式量はいくらでしょうか。この値も必要となりますので出してください。

以上の内容を補足に書いてください。

お礼

回答ありがとうございました＾＾

補足

（１）　CaCO3 + ２HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
（２）　２H2O2 → ２H2O + O2
（３）　メタンの完全燃焼　CH4 + ２O2 → CO2 + ２H2O
　　　 エチレンの完全燃焼　C2H4 + ３O2 → ２CO2 + ２H2O

CaCO3の式量　40 + 12 + 16×3=100
以上、合ってると思うのですが、よろしくお願いします。