化学基礎の問題では、物質の反応による体積の変化を求める問題がよく出題されます。今回は、酸素を通電して一部をオゾンに変化させた際の体積の変化について解説します。反応式に基づき、生成したオゾンの体積を求める方法をステップごとに説明します。
反応式と与えられた条件の確認
まず、与えられた反応式は次の通りです。
3O₂ → 2O₃
この反応式から、3モルの酸素分子（O₂）が反応して2モルのオゾン分子（O₃）を生成することがわかります。また、問題の中で与えられた条件は以下の通りです。
- 温度：0°C
- 圧力：1.013 ×10⁵ Pa
- 初めの酸素の体積：100mL
- 反応後の全体の体積：94.0mL
酸素とオゾンの体積比
反応式に基づき、酸素とオゾンの体積比は、モル比と同様に3:2となります。これは、酸素分子3モルに対してオゾン分子2モルが生成されるという意味です。したがって、酸素とオゾンの体積も同じ比率で変化します。
酸素からオゾンに変化する際、体積の減少が見られるため、生成したオゾンの体積を求めることができます。
体積の計算
初めの酸素の体積が100mLで、反応後の全体の体積が94.0mLであるとき、体積の減少分は100mL – 94mL = 6mLです。この減少分がオゾンの生成によるものです。
オゾンが生成されることで酸素の体積が減少するため、オゾンの体積はそのまま体積の減少分に対応します。したがって、生成したオゾンの体積は6mLです。
まとめ
今回の問題では、酸素を通電してオゾンを生成する反応における体積変化を求めました。反応式に基づき、酸素とオゾンの体積比は3:2であるため、反応後の酸素の減少分がそのままオゾンの体積となります。この問題では、生成したオゾンの体積は6mLであることがわかりました。
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