メタノールの燃焼で発生する二酸化炭素の体積計算について

危険物取扱者試験で出題された「メタノール16gを燃焼させた時に発生する二酸化炭素の体積は、11.2Lである。」という問題について解説します。この問題では、化学反応式を基に、メタノールの燃焼によって発生する二酸化炭素の体積を求める必要があります。

メタノールの燃焼反応式

メタノール（CH₃OH）の燃焼反応は次のように表されます。

2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

この反応式から、メタノール1モルが燃焼することで2モルの二酸化炭素（CO₂）が生成されることがわかります。

メタノール（CH₃OH）の分子量は約32g/molです。したがって、16gのメタノールは以下のようにしてモル数を計算できます。

モル数 = 16g ÷ 32g/mol = 0.5 mol

つまり、16gのメタノールは0.5モルです。

理想気体の状態で、1モルの気体は標準状態（STP、0℃、1気圧）で22.4Lの体積を占めます。反応式から、0.5モルのメタノールが燃焼すると2モルの二酸化炭素が生成されるので、生成される二酸化炭素のモル数は以下のように計算できます。

生成されるCO₂のモル数 = 0.5 mol × 2 = 1 mol

したがって、1モルの二酸化炭素は22.4Lの体積を占めるため、発生する二酸化炭素の体積は。

体積 = 1 mol × 22.4L/mol = 22.4L

したがって、メタノール16gを燃焼させた場合に発生する二酸化炭素の体積は22.4Lとなります。質問にある「11.2L」という値は誤りです。

このような問題を解くためには、化学反応式に基づいてモル数を計算し、理想気体の法則に従って体積を求めることが重要です。実際の問題では、これらのステップを順を追って解くことで、正しい答えを導くことができます。