気体の体積を求める問題では、モル質量や温度、圧力の扱いを少し間違えるだけで答えが大きく変わります。特に計算結果が選択肢に存在しない場合は、式の立て方だけでなく単位や問題文の条件を確認することが大切です。ここでは、一酸化炭素7.0gが27℃、1.0×10⁵Paで占める体積を求める考え方を詳しく解説します。
気体の体積計算で使う基本公式
気体の状態方程式は「PV=nRT」で表されます。これは気体の圧力P、体積V、物質量n、気体定数R、温度Tの関係を示す公式です。
今回の問題では体積Vを求めるため、式を変形して「V=nRT/P」とします。まず必要になるのは一酸化炭素の物質量です。
気体の計算問題では、g（グラム）のまま計算することはできません。必ずモル（mol）に変換してから状態方程式に代入します。
一酸化炭素7.0gをmolに変換する
一酸化炭素（CO）の分子量を求めます。炭素Cの原子量は12、酸素Oの原子量は16なので、COの分子量は12+16=28です。
したがって、一酸化炭素7.0gの物質量は以下のようになります。
n=7.0g÷28g/mol=0.25mol
つまり、問題の一酸化炭素は0.25mol存在すると考えます。
気体の状態方程式に数値を代入する
問題文の条件を整理します。
- 物質量 n=0.25mol
- 気体定数 R=8.3×10³Pa・L/(K・mol)
- 温度 T=27℃=300K
- 圧力 P=1.0×10⁵Pa
これらをV=nRT/Pに代入します。
V=(0.25×8.3×10³×300)÷(1.0×10⁵)
計算すると、V=6.225Lとなります。したがって約6.2Lになります。
なぜ選択肢に6.2Lがないのか
計算結果が6.2Lなのに選択肢に存在しない場合、問題文や選択肢側に誤りがある可能性があります。
通常、この条件で一酸化炭素7.0gの体積を求めると約6.2Lになるため、提示された選択肢の中では最も近いものを選ぶこともできません。
例えば、もし一酸化炭素の質量が4.9g程度であれば約4.4Lとなり、選択肢3に近づきます。また22Lという値は標準状態で約1molの気体が占める体積に近いため、今回の条件とは一致しません。
計算ミスを防ぐために確認すべきポイント
気体の問題で答えが合わない場合、まず確認したいのは「温度をK（絶対温度）に変換しているか」「気体定数の単位が合っているか」「分子量を間違えていないか」の3点です。
今回の場合、27℃をそのまま27として計算すると誤った値になります。気体の状態方程式では必ず℃ではなくKを使用します。
また、R=8.3×10³Pa・L/(K・mol)を使用する場合、圧力はPa、体積はLで計算する必要があります。単位がそろっているか確認することでミスを減らせます。
まとめ：一酸化炭素7.0gの体積は約6.2Lになる
一酸化炭素7.0gを27℃、1.0×10⁵Paで計算すると、物質量は0.25molとなり、気体の状態方程式から体積は約6.2Lになります。
そのため、今回の条件では選択肢に正しい答えが含まれていない可能性があります。試験や課題で同じ状況になった場合は、まず計算過程と単位を確認し、それでも一致しなければ問題文や選択肢の誤植を疑うことが重要です。
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