化学反応における体積比と質量比の計算方法 - 水素と酸素の反応

この問題は、化学反応における体積比と質量比を使って水素と酸素の反応後の結果を求める問題です。水素と酸素が反応して水を生成する反応における質量比や体積比を基に、実際の計算をどのように進めていくかを詳しく解説します。

1. 水素と酸素の反応式

まず、反応式を見てみましょう。反応は以下の通りです。

2H₂ + O₂ → 2H₂O

この反応から、反応に関わる物質のモル比が分かります。水素と酸素のモル比は2:1で、水を2モル生成するために必要な水素と酸素の比率が示されています。

体積比と質量比についても問題に記載されています。体積比は2:1:0であり、水素と酸素の体積比が2:1で、反応後に水が生成されるため水の体積は無視できるとされています。

質量比は1:8:9と示されており、これは水素1gに対して酸素8gが反応し、生成される水は9gであることを示しています。これにより、反応における質量の保存の法則が確認できます。

実験では1.0gの水素と2.0gの酸素が完全に反応したとき、反応後の残りの気体の質量を求める必要があります。水素と酸素の反応比に基づき、どの気体が残るかを計算することができます。

水素1.0gに対して必要な酸素は8.0gですが、実際には2.0gの酸素を使用するため、水素と酸素が完全に反応した後に残る気体は酸素です。この酸素がどれくらい残るかを計算します。

次に、反応後の体積比を求めます。反応が完了した後の体積は、反応前の体積に対して何倍になるかを計算する必要があります。

反応前の水素と酸素の体積の合計は、反応後の水の体積に比べて2/3倍になることが分かります。この計算に基づいて、反応後の体積は反応前の体積の2/3倍となります。

この問題では、水素と酸素の反応における体積比と質量比を理解し、実際の反応後に残る気体の質量と体積を求める方法を学びました。化学反応の基本的な法則を理解することが重要です。