高校の化学問題: 酸化物の組成式M2O3の求め方

高校の化学の問題で、金属の単体2.8gを完全に燃焼させて得られた酸化物4.0gから、この酸化物の組成式がM2O3であるとされる理由についての質問です。解説を通して、この酸化物の組成式M2O3をなぜ導き出せるのかを詳しく説明します。

1. 問題の理解: 酸化物の組成式を求める

まず、与えられた情報を整理します。金属の単体2.8gを燃焼させることで酸化物4.0gが得られました。この酸化物に含まれる金属は3価の陽イオンであり、その金属の原子量を求める問題です。しかし、最初に疑問に思うべきは、なぜ酸化物の組成式がM2O3とされるのかです。これを理解するには、金属と酸素の比率を計算する必要があります。

2. 酸化物の質量比から組成式を推測する方法

酸化物の質量比から組成式を求めるためには、まず金属と酸素の質量を求めます。酸化物の質量4.0gから、金属部分と酸素部分の質量比を計算します。例えば、金属の質量をx、酸素の質量を4.0 – xとし、金属が3価であることから、酸素と金属のモル比を利用します。これを基に、金属のモル数と酸素のモル数を求め、組成式をM2O3の形にすることができます。

3. 金属のモル数と酸素のモル数の比率

金属のモル数と酸素のモル数を求めるために、まず金属の質量からそのモル数を計算します。次に、酸素の質量から酸素のモル数を求めます。その後、金属と酸素のモル比を調べ、M2O3という比率が得られるか確認します。金属の3価の陽イオンとしての性質を考慮し、この比率が成立する理由を理解することが重要です。

4. 組成式M2O3が成り立つ理由

金属のモル比と酸素のモル比を求めると、最終的に酸化物の組成式がM2O3であることがわかります。このM2O3は、2つの金属原子が3つの酸素原子と結びついた化合物を示します。このように、モル比を計算することで酸化物の組成式を正確に求めることができます。

まとめ

この問題の核心は、金属と酸素の質量比から酸化物の組成式M2O3を導き出すことにあります。金属の3価の性質と酸素の比率をしっかりと計算することで、正しい組成式が求められることが理解できました。化学の問題を解く際は、与えられたデータから適切に情報を抽出し、必要な計算を行うことが重要です。