化学変化と原子・分子の問題
水酸化ナトリウムを少しとかした水を電気分解装置に入れて電流を流すと、水が分解して、陰極から水素、陽極から酸素が発生する。しばらく電流を流したところ、水が 分解し、発生した水素の質量は であった。
このとき発生した酸素の質量は何 g ですか。ただし、水酸化ナトリウムは変化せず、分解した水からは水素と酸素だけができるものとする。
この問題で使うもの
- 質量保存の法則(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
質量保存の法則を使おう。化学変化の前後で、物質全体の質量は変わらない。
ヒント 2
分解した水の質量は、できた水素の質量と酸素の質量の和に等しい。
ヒント 3
分解した水 から、水素 を引けばよい。
答えと解説
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解説を読む
水の電気分解は次の化学反応式で表される。
質量保存の法則より、化学変化の前後で物質全体の質量は変わらない。分解した水の質量は、できた水素と酸素の質量の和に等しい。
よって、酸素の質量は
である。(水酸化ナトリウムは変化しないので、この計算には関係しない。)
別解
化学変化の前後で物質全体の質量は変わらない(質量保存の法則)。分解した水 が水素と酸素だけになるので、酸素の質量は 。
検算: 水素 と酸素 の質量の比は で、水ができるときの水素と酸素の質量の比と一致する。また で、分解した水の質量に等しい。
よって 。