混合物の変化と量的関係【化学】

質問

化学基礎の授業でこの問題を取り扱っているのですが、よく理解出来なかったので回答解説をお願いしたいです。

不純物を含む石灰石(主成分は炭酸カルシウム CaCO3)を10gとり、これに十分な量の塩酸を加えると、標準状態で2.0lの二酸化炭素が発生した。(不純物は塩酸と反応しない。反応生成物ら二酸化炭素の他に塩化カルシウムCaCl2と水である。式量CaCO3＝100)
これについて、(1)石灰石中に含まれていた炭酸カルシウムは何ｇか。また(2)石灰石中の炭酸カルシウム純度(質量百分率)は何%か。

化学反応式は
CaCO3＋２HCl→CaCl2＋CO2＋H2O
と考えたのですが、合っているのか確証がありません…。

よろしければ回答解説をお願いします。

回答No.2

kittenandcat · ベストアンサー

あなたの考えているとおり、問題中で生じている化学反応は

CaCO3＋２HCl→CaCl2＋CO2＋H2O

であっています。

石灰石中に十分な量の塩酸を加えているので、石灰中に含まれている炭酸カルシウムはすべて塩酸により反応していると考えられる。また、石灰中に含まれている不純物は塩酸と反応しないので、反応で生じた二酸化炭素は下記の反応によるもののみで生じたものである。

CaCO3＋２HCl→CaCl2＋CO2＋H2O

標準状態で1molの気体は22.4Lの体積を占めるので、標準状態で２Lの二酸化炭素が発生しているということは、比例計算より、(1/11.2)molの二酸化炭素が生じたことを示している。上記の反応式より、炭酸カルシウム１molから二酸化炭素１mol生じているので、石灰石10g中に含まれている炭酸カルシウムの物質量は、(1/11.2)molである。
炭酸カルシウムの式量は100より、炭酸カルシウム(1/11.2)molの質量は、8.93ｇである。
よって、8.93gおよび89.3%.

お礼

わかりやすい回答解説、ありがとうございました、十分に理解することができました。参考にさせて頂きます。本当にありがとうございました。

回答No.1

ORUKA1951

何が聞きたいのか分からないですが、

＞CaCO3＋２HCl→CaCl2＋CO2＋H2O
＞と考えたのですが、合っているのか確証がありません…。
＞よろしければ回答解説をお願いします。

が聞きたいことだとして・・

直接、答えずに、もっと難しい例題を挙げて考え方を説明します。

メタノール(C2H5OH)を完全燃焼させる化学反応式を考えます。
　 C2H5OH + 　O2 → 　CO2 + 　H2O
と反応物側と生成物側で生成される物質の化学式は分かったとします。
[ポイント1]
　両辺の元素のうち、ひとつの化合物にしか含まれていない元素に着目します。
　炭素　OK
　水素　OK
　酸素　×
[ポイント2]
　Point1を合格した元素についてそれを含む化合物の係数を、とりあえず1とおく。
　この係数は[ポイント]まで弄らない
(今回はCH3OHについて)
[1]C2H5OH + 　O2 → 　CO2 + 　H2O
[ポイント3]
　それによって決まる反対側の化合物の係数を書く
[1]C2H5OH + 　O2 → [2]CO2 + 　H2O　　炭素の数から・・
　　2×1　　　　　　　　2÷1=2
[1]CH5OH + 　O2 → [2]CO2 + [3]H2O 水素の数から・・
　　　6×1　　　　　　　　　　　　6÷2=3
[ポイント4]
　反応物側/生成物側何れかの係数がすべて決まると残った元素の数も決まる。
[1]C2H5OH + 　O2 → [2]CO2 + [3]H2O
　炭素 2　　　　　　　　2
　水素 6　　 　　　　　　　　　　6
　酸素 ?　　　　　　　　4　　　　3　　=7
[1]C2H5OH + [7/2]O2 → [2]CO2 + [3]H2O
　　　　　　7÷2

[ポイント5]
　最後に分数を払う
[2]C2H5OH + [7]O2 → [4]CO2 + [6]H2O
　2C2H5OH + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
検算
　 C: 4　　　　　　　C: 4
　 H:12　　　　　　　H:12
　 O:14　　　　　　　O:8+6 = 14

この方法で、化学基礎で登場する化学反応式はすべて求まるはずです。
　不定係数法という方程式を使わなければならないような物は登場しない

お礼

非常にわかりやすい例題ありがとうございました。是非参考にさせて頂きます。本当にありがとうございました。