高校化学 化学反応の問題

質問

下記の問題が分からないので、教えてください！

ベンゼン7.8gと乾燥空気3.0molを反応容器に封入して点火した。その結果、ベンゼンと酸素はすべてなくなり、生じたのは水、二酸化炭素、一酸化炭素および0.48ｇのすす（C)だけであった。生じた一酸化炭素の物質量は何molか。

回答、よろしくお願いします。

回答No.2

KURUMITO · ベストアンサー

使われたベンゼンの分子量は78gですから0.1molですね。
乾燥空気の2割が酸素分子ですから使われた酸素分子の量は
3.0 * 0.2 = 0.6 mol
ところでベンゼン分子はC6H6でその中の水素は燃焼によって水Ｈ2Ｏになるわけですから水が生成するために使われた酸素原子の量は
C6H6 →　　3H2O
の関係から
0.1 * 3 = 0.3 mol
水の生成とともにすす（Ｃ）の生成量は0.48gですから炭素原子の量は
0.48 / 12 = 0.04 mol
ベンゼン中の炭素原子の量は二酸化炭素中の炭素原子の量と一酸化炭素中の炭素原子の量およびすすの炭素原子の量に等しいことから二酸化炭素中の炭素原子の量を A mol, 一酸化炭素中の炭素原子の量をＢ molとすれば
ベンゼン中の炭素原子の量は0.1 * 6 = 0.6 molですから
0.6 = A + B + 0.04
A + B = 0.56 ・・・・・（1）式
一方、二酸化炭素と一酸化炭素の生成に使われた酸素原子の量についてはＡ　molの二酸化炭素については２Ａ molの酸素原子が、Ｂ molの一酸化炭素についてはB molの酸素原子が使われたことになります。さらに酸素については水の生成にも使われていますので、それらの全量が乾燥空気中の酸素原子の量に等しくならなければなりません。空気中の酸素原子の量はＯ2ガスの量で0.6 mol ですから　0.6 * 2 = 1.2 mol
したがって上記の関係は次の式になります。
1.2 = 2A + B + 0.3
2A + B = 0.9 ・・・・・・(2)式
（１）と(2)式からＡおよびＢを計算すれば
A = 0.34
B = 0.22
したがって一酸化炭素に含まれる炭素原子の量は0.22 mol であることから生成した一酸化炭素は0.22 molとなります。
分子のモル数を含まれる炭素や水素、酸素の原子の量に置き換えて考えてみることが必要ですね。

お礼

回答ありがとうございます！

大変詳しく説明していただいて、2回目にもかかわらず、丁寧に教えて下さって本当にありがとうございます。理解することが出来ました。

本当にありがとうございました！！

回答No.1

gohtraw

ベンゼンの分子式はＣ６Ｈ６、分子量は７８です。従って７．８ｇのベンゼンは０．１モルです。ベンゼン０．１モル中には炭素が０．６モル（７．２ｇ）含まれています。

燃焼後、０．４８ｇの炭素（すす）が残っていたので、二酸化炭素あるいは一酸化炭素になった炭素は
７．２－０．４８＝６．７２（ｇ）
であり、モル数は
６．７２／１２＝０．５６モル
です。

空気中の酸素のモル分率を０．２とすると、燃焼で消費された酸素は０．６モルです。

上記の０．５６モルの炭素のうちｘモルが二酸化炭素になったとすると、この反応で消費される酸素はｘモルです。また、一酸化炭素になった炭素は（０．５６－ｘ）モル、それに伴う酸素の消費量は（０．５６－ｘ）／２モルです。従って
ｘ＋（０．５６－ｘ）／２＝０．６

これを解いて下さい。

補足

回答ありがとうございます。

簡潔に教えて下さって書いてあることは理解できたつもりなのですが、x+(0.56-x)/2=0.6を解くとx=0.64になり、一酸化炭素になった炭素は-0.08mol,それに伴う酸素は-0.04molとなり、自分の理解力では答えにまだたどり着けません;;手元には答えの値だけあるのですがそれには0.22molと書いてあります。

せっかく自分で考えて答えを出すところを残して下さっていたのに、まだ理解できず補足で質問することになってしまい、申し訳ございません。