高校の科学問題: 炭酸カルシウムから発生する二酸化炭素の質量の求め方

化学の問題では、与えられた反応式を基に計算を行うことが求められます。今回は、炭酸カルシウム（CaCO₃）が塩酸（HCl）と反応して発生する二酸化炭素（CO₂）の質量を求める問題を解説します。

化学反応式の確認

まず、問題に与えられた反応式を確認しましょう。以下の化学反応式です。

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

この反応式から、1モルの炭酸カルシウム（CaCO₃）が反応すると、1モルの二酸化炭素（CO₂）が発生することがわかります。

次に、炭酸カルシウムと二酸化炭素のモル質量を計算します。炭酸カルシウム（CaCO₃）のモル質量は、カルシウム（Ca）の原子量40.08、炭素（C）の原子量12.01、酸素（O）の原子量16.00を使って以下のように求められます。

CaCO₃: 40.08 + 12.01 + (16.00 * 3) = 100.09 g/mol

二酸化炭素（CO₂）のモル質量は、炭素（C）の原子量12.01と酸素（O）の原子量16.00を使って以下のように求められます。

CO₂: 12.01 + (16.00 * 2) = 44.01 g/mol

問題では、炭酸カルシウム2.00gが与えられています。まず、炭酸カルシウムのモル数を求めます。炭酸カルシウムのモル数は、質量（2.00g）をモル質量（100.09g/mol）で割ることで求められます。

モル数 = 2.00g / 100.09g/mol = 0.01999 mol

次に、炭酸カルシウムのモル数に基づいて、反応式から発生する二酸化炭素のモル数を求めます。反応式から、1モルのCaCO₃が1モルのCO₂を生成するため、0.01999モルのCaCO₃からは0.01999モルのCO₂が発生します。

二酸化炭素の質量は、そのモル数にモル質量を掛けることで求められます。

質量 = 0.01999 mol * 44.01 g/mol = 0.879 g

したがって、炭酸カルシウム2.00gから発生する二酸化炭素の質量は約0.879gです。このように、化学反応式を使って質量の計算を行うことができます。