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October 24, 2009
テーマ： 科学はおもしろい(76)
カテゴリ： カテゴリ未分類
高校の化学で習う モル（mol）という概念のポイントは
□分子量（原子量）Ａの物質の質量は Ａ g（グラム）である
□１モルの分子（原子）の個数は 6.0×10 23 （アボガドロ数）である
□１モルの気体分子の標準状態（０℃、１気圧）での体積は 22.4 L（リットル）である
これらのポイントをふまえて、 以前の問題 を解いてみると
［問題１］
メタン2.4gと酸素12gを燃焼させたときに発生するニ酸化炭素の標準状態での体積（L）、
原子量は C:12 O:16 H:1 、アボガドロ数は 6.0×10 23 とする。
［解答１］
メタンCH 4 と酸素O 2 が化合してニ酸化炭素CO 2 と水H 2 Oになる化学式は
CH 4 ＋ 2O 2 → CO 2 2 O
メタンCH 4 の分子量は12＋1×4＝16であるから、そのモル数は
2.4 ÷ 16 ＝ 0.15 ［mol］ であり
ニ酸化炭素CO 2
22.4 × 0.15 ＝ 3.36 ［L］ である
水H 2 OはメタンCH 4 の２倍の 0.3 モルであるから、その分子数は
0.3 × 6.0×10 23 ＝ 1.8×10 23 である
メタンCH 4 と化合する酸素O 2 は２倍の 0.3 モルであり、その質量は
酸素の分子量が 16×2＝32 より
0.3 × 32 ＝ 9.6 ［g］ であるから
酸素分子が 12－9.6＝2.4［g］ 化合せずに残る
これは 2.4 ÷ 32 ＝ 0.075 ［モル］
［問題２］
気球に詰めるガスを水素からヘリウムに替えた場合、その浮力は水素の何％になるか。
大気の酸素と窒素の割合は1：4とし、原子量は N:14 O:16 He:4 H:1 とする。
［解答２］
水素分子 H 2 の分子量は1×2＝2
ヘリウムは希ガスの単原子分子で、分子量は4
酸素分子O 2 の分子量は16×2＝32，窒素分子N 2 の分子量は14×2＝28
よって大気の平均分子量は（32×1＋28×4）÷5＝28.8
水素1モル当たりの浮力は 2－28.8＝－26.8 ［g］
窒素1モル当たりの浮力は 4－28.8＝－24.8 ［g］
水素に対するその比率は －24.8÷（－26.8）＝0.925 約93％
ふぅ、キーボードもマウスも使えなくなった今は、文字盤の方が早いかも！？
□分子量（原子量）Ａの物質の質量は Ａ g（グラム）である
□１モルの分子（原子）の個数は 6.0×10 23 （アボガドロ数）である
□１モルの気体分子の標準状態（０℃、１気圧）での体積は 22.4 L（リットル）である
これらのポイントをふまえて、 以前の問題 を解いてみると
［問題１］
メタン2.4gと酸素12gを燃焼させたときに発生するニ酸化炭素の標準状態での体積（L）、
原子量は C:12 O:16 H:1 、アボガドロ数は 6.0×10 23 とする。
［解答１］
メタンCH 4 と酸素O 2 が化合してニ酸化炭素CO 2 と水H 2 Oになる化学式は
CH 4 ＋ 2O 2 → CO 2 2 O
メタンCH 4 の分子量は12＋1×4＝16であるから、そのモル数は
2.4 ÷ 16 ＝ 0.15 ［mol］ であり
ニ酸化炭素CO 2
22.4 × 0.15 ＝ 3.36 ［L］ である
水H 2 OはメタンCH 4 の２倍の 0.3 モルであるから、その分子数は
0.3 × 6.0×10 23 ＝ 1.8×10 23 である
メタンCH 4 と化合する酸素O 2 は２倍の 0.3 モルであり、その質量は
酸素の分子量が 16×2＝32 より
0.3 × 32 ＝ 9.6 ［g］ であるから
酸素分子が 12－9.6＝2.4［g］ 化合せずに残る
これは 2.4 ÷ 32 ＝ 0.075 ［モル］
［問題２］
気球に詰めるガスを水素からヘリウムに替えた場合、その浮力は水素の何％になるか。
大気の酸素と窒素の割合は1：4とし、原子量は N:14 O:16 He:4 H:1 とする。
［解答２］
水素分子 H 2 の分子量は1×2＝2
ヘリウムは希ガスの単原子分子で、分子量は4
酸素分子O 2 の分子量は16×2＝32，窒素分子N 2 の分子量は14×2＝28
よって大気の平均分子量は（32×1＋28×4）÷5＝28.8
水素1モル当たりの浮力は 2－28.8＝－26.8 ［g］
窒素1モル当たりの浮力は 4－28.8＝－24.8 ［g］
水素に対するその比率は －24.8÷（－26.8）＝0.925 約93％
ふぅ、キーボードもマウスも使えなくなった今は、文字盤の方が早いかも！？
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