物質量と化学反応式の問題
窒素 と二酸化炭素 だけからなる混合気体がある。この混合気体の体積は標準状態(、)で 、質量は であった。この混合気体に含まれる二酸化炭素の物質量は何 か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は 、、 とし、標準状態の気体のモル体積を とする。気体は理想気体とみなす。
この問題で使うもの
- 混合物の組成の決定(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(9 技能)
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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
混合物の組成の決定を使います。 と の物質量をそれぞれ文字でおき、連立方程式を立てましょう。
ヒント 2
1 つ目の式は「物質量の合計 体積から求めた全体の物質量」、2 つ目の式は「(モル質量)×(物質量) の合計 全体の質量」です。 は 、 は です。
ヒント 3
全体の物質量は なので、、 を解きます。
答えと解説
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解説を読む
混合物の組成は、各成分の物質量を文字でおき、「全体の物質量」と「全体の質量」の 2 つの関係から連立方程式を立てて求めます。
1. 全体の物質量を求める
2. モル質量を求める
より 、 より です。
3. 連立方程式を立てる
を 、 を とすると
4. 連立方程式を解く
の両辺を 倍すると 。これを から引くと
(このとき 。確かめ: )
よって、二酸化炭素の物質量は です。
別解
全物質量は 。N2 を mol、CO2 を mol とすると 、。 を代入して 、、。検算: g。有効数字 2 桁で 。