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小テスト ／ cb-06

化学反応式と量的関係

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化学反応式と量的関係 ── 問題

基礎

  1. 次の反応の化学反応式として正しいものはどれですか。 炭酸水素ナトリウムの熱分解　（ア 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂　イ NaHCO₃ → NaCO₃ ＋ H　ウ 2NaHCO₃ → 2NaCO₃ ＋ H₂　エ NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂）
  2. 化学反応式の係数が表すものとして正しいものはどれですか。　（ア 反応する粒子の数の比 ＝ 物質量の比（気体なら体積の比）。質量の比ではない　イ 反応する物質の質量の比　ウ 反応する物質の体積の比（固体・液体でも）　エ 反応にかかる時間の比）
  3. 化学反応式の係数を合わせるときにしてはいけないことはどれですか。　（ア 係数を最も簡単な整数比にすること　イ 化学式の中の数字（H₂O の 2 など）を変えること　ウ 両辺の原子の数を数えること　エ 複雑な化学式の係数を 1 として始めること）

標準

  1. マグネシウム 4.8 g を十分な量の塩酸と反応させたとき、発生する水素は標準状態で何 L ですか。Mg ＝ 24、標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  2. メタン CH₄ 0.8 g を完全燃焼させたとき、生じる二酸化炭素の質量は何 g ですか。CH₄ ＝ 16、CO₂ ＝ 44 とする。
  3. プロパン C₃H₈ 4.4 g を完全燃焼させるのに必要な酸素は標準状態で何 L ですか。C₃H₈ ＝ 44、標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  4. 炭酸カルシウム CaCO₃ 50 g に十分な量の塩酸を加えたとき、発生する二酸化炭素は標準状態で何 L ですか。CaCO₃ ＝ 100、標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  5. 反応式 Zn ＋ 2HCl → ZnCl₂ ＋ H₂ をイオン反応式で表したものはどれですか。　（ア Zn ＋ 2H⁺ → Zn²⁺ ＋ H₂　イ Zn ＋ 2Cl⁻ → ZnCl₂　ウ Zn ＋ H⁺ → Zn⁺ ＋ H　エ Zn²⁺ ＋ 2H⁺ → Zn ＋ H₂）
  6. 一定量の塩酸に加えるマグネシウムの質量を増やしていくと、発生する水素の体積はどうなりますか。　（ア はじめは質量に比例して増えるが、塩酸がなくなると一定になる　イ 質量に反比例して減る　ウ 常に質量に比例して増える　エ はじめから一定）

発展

  1. アルミニウム 10.8 g を十分な量の塩酸と反応させたとき、発生する水素の物質量は何 mol ですか。Al ＝ 27 とする。
  2. 水素 0.9 mol と酸素 0.9 mol を混ぜて反応させ、水を生成させた。生じる水の物質量は何 mol ですか（余る気体がある場合はそのまま残る）。
  3. 0.5 mol/L の塩酸 500 mL と過不足なく反応するマグネシウムの質量は何 g ですか。Mg ＝ 24 とする。
  4. メタン 1 mol の完全燃焼について正しいものはどれですか（CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O）。　（ア CO₂ が 2 mol 生じる　イ 酸素 2 mol が必要で、CO₂ 1 mol と H₂O 2 mol が生じる　ウ 酸素 1 mol が必要　エ 生成物の質量は反応物より小さい）
  5. 反応式 aC₂H₆ ＋ bO₂ → cCO₂ ＋ dH₂O の係数の最も簡単な整数比 a：b：c：d はどれですか。　（ア 1：3：2：3　イ 2：5：4：6　ウ 1：7：2：3　エ 2：7：4：6）

化学反応式と量的関係 ── 解答

基礎

  1. ア　2NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂　両辺で各原子の数が等しくなるように係数をつける（化学式の中の数字は変えない）。答え：2NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂。
  2. ア　反応する粒子の数の比 ＝ 物質量の比（気体なら体積の比）。質量の比ではない　2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O は 2 mol：1 mol：2 mol。質量は 4 g：32 g：36 g。
  3. イ　化学式の中の数字（H₂O の 2 など）を変えること　化学式を変えると別の物質になる。係数だけで合わせる。

標準

  1. 4.48　Mg ＋ 2HCl → MgCl₂ ＋ H₂。Mg ＝ 4.8 ÷ 24 ＝ 20/100 mol、Mg : H₂ ＝ 1 : 1 なので H₂ も同じ mol → × 22.4 ＝ 4.48 L。
  2. 2.2　CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O。CH₄ ＝ 0.8 ÷ 16 ＝ 5/100 mol、CH₄ : CO₂ ＝ 1 : 1 → CO₂ の質量 ＝ mol × 44 ＝ 2.2 g。
  3. 11.2　C₃H₈ ＋ 5O₂ → 3CO₂ ＋ 4H₂O。C₃H₈ ＝ 4.4 ÷ 44 ＝ 10/100 mol、O₂ はその 5 倍 → × 22.4 ＝ 11.2 L。
  4. 11.2　CaCO₃ ＋ 2HCl → CaCl₂ ＋ H₂O ＋ CO₂。CaCO₃ ＝ 50 ÷ 100 ＝ 50/100 mol、CO₂ は同じ mol → × 22.4 ＝ 11.2 L。
  5. ア　Zn ＋ 2H⁺ → Zn²⁺ ＋ H₂　反応に関係しない Cl⁻ を省く。両辺の電荷（左 ＋2、右 ＋2）も等しい。
  6. ア　はじめは質量に比例して増えるが、塩酸がなくなると一定になる　過不足のある反応。塩酸が余っている間は Mg に比例、Mg が余るようになると塩酸の量で決まる。

発展

  1. 0.6　2Al ＋ 6HCl → 2AlCl₃ ＋ 3H₂。Al ＝ 10.8 ÷ 27 ＝ 40/100 mol、Al : H₂ ＝ 2 : 3 → H₂ ＝ Al × 3/2 ＝ 0.6 mol。
  2. 0.9　2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O。O₂ 0.9 mol に必要な H₂ は 1.8 mol。少ないほう（全部反応するほう）を基準に、水は H₂ と同じ mol ＝ 0.9 mol。
  3. 3　Mg ＋ 2HCl → MgCl₂ ＋ H₂。HCl ＝ 0.5 × 500/1000 mol、Mg はその 1/2 → × 24 ＝ 3 g。
  4. イ　酸素 2 mol が必要で、CO₂ 1 mol と H₂O 2 mol が生じる　係数比 1：2：1：2。質量は保存される（16 ＋ 64 ＝ 44 ＋ 36）。
  5. エ　2：7：4：6　a ＝ 1 とすると c ＝ 2、d ＝ 3、O は右辺 4 ＋ 3 ＝ 7 → b ＝ 7/2。2 倍して 2：7：4：6。

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