マグネシウムと酸素の反応で酸化マグネシウムは何gできるか？計算方法と解説

この質問では、マグネシウム4.8gと酸素2.4gの反応から得られる酸化マグネシウムの質量を求める問題です。化学反応におけるモル比を使用して質量を計算する方法を解説します。ここでは、反応に関する基本的な化学的理解を前提に、ステップごとの計算方法を説明します。

問題の反応式とモル比の理解

まず、この反応の基本的な反応式を理解することが大切です。マグネシウム（Mg）と酸素（O2）が反応して酸化マグネシウム（MgO）を生成します。この反応式は以下の通りです。

2Mg + O2 → 2MgO

この反応式から、2モルのマグネシウム（Mg）が1モルの酸素（O2）と反応して、2モルの酸化マグネシウム（MgO）を生成することが分かります。したがって、モル比は1:1:1となります。

質量からモル数を求めるためには、各物質のモル質量を使用します。ここでは、マグネシウム（Mg）のモル質量は24 g/mol、酸素（O2）のモル質量は32 g/molです。

それぞれのモル数を計算すると。

次に、反応に必要な物質のモル比を確認します。反応式では、マグネシウムと酸素のモル比は1:1です。したがって、酸素が0.075 molの場合、反応に必要なマグネシウムは0.075 molとなります。しかし、実際に与えられたマグネシウムは0.2 molです。

これにより、酸素が制限反応剤であることが分かります。酸素のモル数が足りないため、酸素が完全に反応しきると、生成される酸化マグネシウムの量も酸素に依存します。

酸化マグネシウム（MgO）のモル数は酸素のモル数と等しくなります。したがって、酸素0.075 molに対応する酸化マグネシウムのモル数は0.075 molです。

酸化マグネシウムのモル質量は、マグネシウム（24 g/mol）と酸素（16 g/mol）を足した40 g/molです。

酸化マグネシウムの質量は、モル数にモル質量を掛けることで求められます。

0.075 mol × 40 g/mol = 3 g

この反応で得られる酸化マグネシウムの質量は3gです。マグネシウムと酸素が反応する際、酸素が制限反応剤となり、最終的に生成される酸化マグネシウムの量は酸素に依存します。反応におけるモル比を理解し、質量からモル数を求めることが、この計算を行う鍵となります。