化学の問題でこんなものがありました。

質問

化学の問題でこんなものがありました。

炭酸水素ナトリウムの熱分解反応は次の式で表される。

２HaHCO(3) ←Na(2)Co(3) ＋　Ｈ(2)O　＋ CO(2)

Ｈ＝１　Ｃ＝１２　０＝１６　Ｎａ＝２３　です。

(1)炭酸水水素ナトリウム１６・８ｇを完全に分解すると二酸化炭素が０℃、１atmで何Ｌ得られるか？

(2)炭酸水素を１・０ｋｇ作りたい。必要な炭酸水素ナトリウムは何ｋｇか？

以上の問題なのですが…先生の回答では分からなくて
別の方の解き方を見てみたいのですが
よろしくお願い致します。

回答No.5

Kemi33 · ベストアンサー

既にある回答で充分ともいえますが，整理しつつ若干補足します。

　その前に，この手の反応に関する量的な計算問題では，モルに基づいて考えるのが分かり易いと思います。

(1)
> 炭酸水水素ナトリウム１６・８ｇ

　炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）ですね。分子量は 23+1+12+16x3=84 ですから，１モルは 84 [g] で，16.8 [g] は 16.8/84 [mol] です。

　先生の解の『(1)ＮａＨＣＯ（３）＝２３＋１＋１２＋１６×３＝８４　Ｎ＝１６・８／８４』部分です。

> 完全に分解する

　反応式は「2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2」ですから，炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）２モルから二酸化炭素（CO2）１モルが出来ます。つまり，炭酸水素ナトリウム１モルからは二酸化炭素1/2モルです。

　今は炭酸水素ナトリウムが 16.8/84 [mol] ですから，できる二酸化炭素は (16.8/84)x(1/2) [mol] です。

　先生の解の『モル比　ＮａＨＣＯ（３）＝２：１　ＣＯ（２）のモル数　Ｎ＝１６・８／８４×１／２』部分です。

> 二酸化炭素が０℃、１atmで何Ｌ得られるか？

　「0℃，1 atm で，全ての気体分子１モルは 22.4 [L] を占める」事は御存知ですね。今は (16.8/84)x(1/2) [mol] ですから，その体積は (16.8/86)x(1/2)x22.4=2.24 [L] となります。

　先生の解の『ＣＯ（２）の体積　Ｎ＝Ｖ／２２・４より　Ｖ＝２２・４×Ｎ＝２２・４×１６・８／８４×１／２＝２・２４Ｌ』部分です。

(2)
> 炭酸水素を１・０ｋｇ作りたい。

　炭酸ナトリウム（Na2CO3）の分子量は 23x2+12+16x3=106 ですので，１モルは 106 [g] です。今作りたいのは 1.0 [kg] = 1000 [g] ですので（ここで 1000 が出てきます）1000/106 [mol] です。

　先生の解の『Ｎａ（２）ＣＯ（３）＝２３×２＋１２＋１６×３＝１０６』と『１０００／１０６×２』の『１０００／１０６』の部分です。

> 必要な炭酸水素ナトリウムは

　反応式から，炭酸ナトリウム（Na2CO3）１モル作るのに炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）２モルが必要です。これが先生の解答の『ｘ２』の理由です。

　先生の解の『ＮａＨＣＯ（３）：Ｎａ（２）ＣＯ（３）＝２：１』の部分ですね。　

　今作りたい炭酸ナトリウムは 1000/106 [mol] ですから，(1000/106)x2 [mol] の炭酸水素ナトリウムが必要です。

　先生の解の『１０００／１０６×２』の『×２』の部分ですね。

　炭酸水素ナトリウムの分子量は 84 ですから，(1000/106)x2 [mol] は (1000/106)x2x84 [g] です。

　先生の解の『１０００／１０６×２×８４＝１５８』部分です。

> 何ｋｇか？

　言うまでもなく，1 [g] は 1/1000 [kg] ですから，(1000/106)x2x84 [g] は (1000/106)x2x84x(1/1000) [kg] = 1.58 [kg] です。

　先生の解はここで間違ってます。得られた 158 は 158 [g] ですから，[kg] に直すのに 1000 で割らなければいけません。計算式を単位付きで考える習慣を付けておけばこんな凡ミスをする事もなくなるでしょう。御注意を。

回答No.4

nigamushikun

＞(1)炭酸水水素ナトリウム１６・８ｇを完全に分解すると二酸化炭素が０℃、１atmで何Ｌ得られるか？

ここでは「二酸化炭素」が「何リットル」得られるかを聞かれています。こうした問題は、まずはモル数で考えてください。

反応式から２モルのNaHCO3から１モルのCO2が発生することがわかります。ですから、CO2の発生量（モル）は、炭酸水素ナトリウム１６・８ｇのモル数の1/2になります。

このように考え、最後にCO2の発生量（モル）を体積に直す、すなわち、22.4 [L/mol]をかけた値が答えになるのです。

＞(2)炭酸水素を１・０ｋｇ作りたい。必要な炭酸水素ナトリウムは何ｋｇか？

これもモルで考えましょう。おそらく貴方は理解しているはずです．．．

貴方が疑問なのは、

＞この1000は何処から…何故２をかけるのか

のですよね？

まず最初の疑問、1000をかけているのは、実は先生の間違いです。1000をかける必要はないのです。この点については貴方から先生に指摘してあげてください。貴方がよく気づいたことに対して、喜んでくれると思います。

２をかける点については、問題１と同様に、「２モルのNaHCO3から１モルのCO2が発生する」点に着目してください。すなわち、逆に考えれば、「１モルのCO2を発生させるためには２モルのNaHCO3が必要」なのです。２という数字はここから来るのです。

このような問題を解いていると、果たして２をかければよいのか、割ればよいのか、迷うことがあります。そのような時は出した答えを化学反応式に当てはめて、右辺と左辺をそれぞれ計算してみましょう。出した答えが正解ならば、右辺の値と左辺の値は等しくなるはずです。合わない時は、どこかで計算間違いをしているので考え直して見ましょう。

では。

回答No.3

nich

補足を見たので回答します。
＞この1000は何処から…何故２をかけるのか

1000は単位換算ですね。1kg=1000gですから。分子量の単位はgなのに、問題文ではkgを聞いているから、単位換算が必要です。

２をかけるのは、
ＮａＨＣＯ（３）：Ｎａ（２）ＣＯ（３）＝２：１から来ています。
ＮａＨＣＯ（３）が2mol消費されるごとに、Ｎａ（２）ＣＯ（３）は1mol 生成されるから、
【ＮａＨＣＯ（３）の消費量】＝【Ｎａ（２）ＣＯ（３）の生成量】×２
が成立します。だから２倍にしているわけです。

回答No.2

nich

＞No.#1　そんな揚げ足取りみたいなこと言わないで、大目に見てあげようよ、相手は高校生なんだし。炭酸水素という物質は存在しません。っていう指摘はいいけどさ。

先生がどう解いたか分かりませんが、僕ならこう解く、っというヒントを。
（１）NaHCO(3)　16.8ｇは□mol ですよね。
反応式から、NaHCO(3) 2molからCO(2)は　1mol できるから…　と考えれば、後は22.4という数字を使って解けますね。

（２）炭酸水素＝Na(2)Co(3) のことですよね。Na(2)Co(3) 1kg=△mol　△は求められるよね。　Na(2)Co(3)1mol 作るのに、NaHCO(3)は2mol 必要だから、（反応式の係数に注目）NaHCO(3)は２×△mol 必要。あとは、分子量をかけて、単位をgからkgに変換すれば、できますね。

回答No.1

nigamushikun

＞先生の回答では分からなくて別の方の解き方を見てみたいのですが

では、先生が示した解き方をここに示してください。

それに、貴方は問題文を書き写し間違えていませんか？

＞HaHCO(3)

HaではなくてNaですね？

＞炭酸水素を

炭酸水素という物質は存在しません。

補足

>>炭酸水素を
>炭酸水素という物質は存在しません。

炭酸ナトリウムです

>HaではなくてNaですね？
そうです（すみません）

早速先生の解答を書きます。

(1)ＮａＨＣＯ（３）＝２３＋１＋１２＋１６×３＝８４

Ｎ＝１６・８／８４

モル比　ＮａＨＣＯ（３）＝２：１
ＣＯ（２）のモル数　Ｎ＝１６・８／８４×１／２

ＣＯ（２）の体積　Ｎ＝Ｖ／２２・４より

Ｖ＝２２・４×Ｎ
＝２２・４×１６・８／８４×１／２
＝２・２４Ｌ

(2)Ｎａ（２）ＣＯ（３）＝２３×２＋１２＋１６×３＝１０６

１０００／１０６×２

ＮａＨＣＯ（３）：Ｎａ（２）ＣＯ（３）＝２：１

１０００／１０６×２×８４＝１５８

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この1000は何処から…何故２をかけるのか
とにかく？？？で…よろしくお願い致します。
また間違っていたらすみません（泣）