物質 量 と 化学 反応 式。 反応式と物質の質量

反応式と物質の質量

物質 量 と 化学 反応 式

こんにちは、おのれーです。 前回は、化学式を用いて化学反応を表す「化学反応式」について見てきました。 化学反応式を見れば、どんな物質がどんな物質と反応し、どんな物質に変化するのかがパッと見て分かります。 でも、化学反応式が表していることは「何が何に変わる」ということだけではないのです。 今回は、化学反応式がもっているもう1つの意味に注目をして行きたいと思います。 しかし、それだけで化学反応式は完成だったでしょうか? その後に、なんだかいろいろ数を合わせる作業がありましたよね。 なぜ、そのような必要があったのでしょうか? ドルトンの「原子説」に話は戻ります。 「原子説」によると、「化学反応の前後で、原子はなくなったり、新しくできたり、違う種類の原子に変化することはない」と説明されています。 ですから、反応の前後で原子の数が変わらないように、それぞれの物質の前に係数をつけ、数合わせをしたのでした。 ということは、 化学反応式は、化学反応が起こる際の"物質の種類"だけではなく、"物質の数"も表しているということができます。 例えば、メタンCH4が完全燃焼し(酸素O2と結びつき)、二酸化炭素CO2と水H2Oになるという反応式は、次のように表されます。 この式を、分子の数に注目して読んでみると、 「メタン1個と酸素2個が反応すると、二酸化炭素1個と水2個ができる」となります。 では、ここで"mol"の考え方を投入します。 そもそも"mol"とはどんな単位だったでしょうか? "mol"とは個数の単位であり、6. でも、それだけじゃないんです。 このように、molが分かるということは、molから誘導される質量[g]や体積[L]の関係も分かるということになるのです。 これが分かれば、実験のとき、ある量の物質をつくろうとしたとき、どのくらいずつ薬品を測りとれば良いのか、あらかじめ計算して予測することができます。 やみくもに混ぜて大爆発、みたいな昔のコントのようにはならないのです。 このとき、根本的な考え方になるのが、 「化学反応式の係数比=物質量[mol]比」になるというものです。 ほとんどの問題は、この手順でいけます。 では実際に、問題を通して、この関係を確認していきましょう。 先ほどから出てきているように、メタンが完全燃焼すると、二酸化炭素と水が生成し、その反応式は、 と表されます。 このとき、それぞれの物質の間には、 という関係が成立しています。 これをもとに、 1 ~ 3 の問題について考えていきます。 いかがでしょうか? とにかく比の計算で考えていけば、そんなに難しくはないかと思います。 ただ、どこに何を代入するかで間違えやすいので、慣れないうちは、 物質名や単位などを省略せずに式を立てることがコツです。 引き続き、もう一題考えてみましょう。 もう大丈夫でしょうか? ここまでが分かれば、化学反応の量的関係についての基本は大丈夫です。 面倒くさがらずに、段階を追って考えていけば、ミスは減らせると思うので、苦手な人は指差し確認しながら進めていってみて下さい。 ちなみに、この方法をハーバー・ボッシュ法といい、この方法が確立したお陰で人工肥料の大量生産ができるようになり、世界の人口増加に対し、食料の増産ができるようになったと言われています。 さらには、このアンモニアが原料となり、第一次世界大戦での爆薬の大量生産を可能にしたという説もあります。 このハーバー・ボッシュ法、高温・高圧のもとで反応させる必要があり、膨大なエネルギーが必要になるという難点があったのですが、最近になって日本で新しい方法が発明され(・)、注目を浴びています。 ちょっと話が脱線しましたが、この反応について、まず問題を解いてみましょう。 このように、与えられた数値(1. 12 L)をmolに直し、係数比=mol比の関係から目的の物質(アンモニア)のmolを求め、さらにそれを体積Lに変換するという方法でも問題を解くことができます。 ただし、よくよくこの計算の過程を見てみると、初めに22. 4で割って、最後に22. 4をかけています。 この「22. 4で割って、かける」というのは、結果的に「1をかける」ことと同じですから、やらなくてもいい過程だということが分かるかと思います。 なぜこれが成立するかというと、以前出てきた「アボガドロの法則」が気体分子の間に成り立っているからです。 要は、同温・同圧で同じmol数の気体であれば、同じ体積ということになりますから、「同温・同圧のもとで」「体積同士の比較」であれば、 「係数比=体積比」の関係を使って解くこともできるのです。 では、先ほどと同じ問題を、「係数比=体積比」の関係を使って解いてみましょう。 結果的に同じ数値になっていることが分かると思います。 あくまで「同温・同圧で」「体積同士の比較」という条件付きなので、決して「質量同士の比較」には使わないで欲しいのですが、上手に活用できると便利ですので、こちらも意味を理解した上で使えるように練習してみると良いかと思います。 今回はここまでです。 今回は、問題も続いたのでワンポイントチェックはお休みです。 次回は、化学反応の量的関係の応用編です。 お楽しみに! |.

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物質量と化学反応式

物質 量 と 化学 反応 式

Contents• 物理変化と化学変化 物質の変化には、二つの分類の仕方がある。 それらは 物理変化と 化学変化と呼ばれる。 それぞれについて例を挙げて説明する。 物理変化 物理変化とは、物質の状態変化の中でも「その物質そのものの化学的性質は変化しておらず物理的性質のみが変化している」ことで、具体的には 物質の三態の変化に等しい。 例えば水が凍れば氷になり、蒸発すれば水蒸気になる。 しかし氷でも水蒸気でも水でも、物質としてはH 2O(水)である。 このような変化を物理変化という。 化学変化 例えば「水素が燃えて水になった」「木が燃えて炭になった」「ガソリンを燃やして排気ガスになった」というように物質そのものが変わってしまうことを化学変化という。 例えばメタンの燃焼を例にとると以下のような化学変化が起こる。 メタン中の炭素の結合状態は完全に変わっている。 化学反応式の書き方 化学反応とは原子(あるいは分子)が衝突することで起こる。 そのため、反応を理解するには質量や体積ではなく、 個数(物質量)を調べることが分かりやすい。 例えば次の反応ではH 2(水素分子)とO 2(酸素分子)が反応してH 2O(水分子)が出来上がるが、その際には水素分子が2つ、酸素分子が1つから水分子が2つ出来る。 このように反応で使用する物質の個数の比を書いてみよう。 最後にそれぞれの分子に個数(の比)を付け加えることで化学反応式は完成する。 この比のことを各原子の 係数と呼ぶ。 それは「 化学反応の前後で各原子の個数は変わらない」という規則である。 原子 左辺 右辺 水素 4つ 4つ 酸素 2つ 2つ 化学反応式のルール 化学反応式では各係数は整数であることがルールとなっている。 そのため各原子の係数が最小の整数となるように整えよう。 化学反応前後の変化 化学反応前後の変化について説明する。 この考え方は、受験勉強はもちろんのこと、社会に出て化学の仕事に携わった際にも、とても大切な意味を持っているので是非知ってほしい。 化学反応前後での原子の個数の変化 化学反応の前後で 各原子の個数は変化しない。 先にも書いたが、化学反応式の正誤を確かめる重要な指標となるため、覚えておこう。 これは次の項目の質量保存の法則とも繋がることになる。 化学反応前後での質量の変化 化学反応の前後で、各原子の個数は変化しない。 ということは 相対質量の合計 も変化しない。 そのため 原料と生成物の質量は変化しない。 これは 質量保存の法則と呼ばれる。 原料が例え気体になっても固体になっても、原料で使用した質量をそのまま生成物が保持する。 産業においては、原料と生成物のバランスを調査することで製造工程のどこに問題があるのか?どの工程は計画通りに進行しているのか?という事を考察したり、廃棄物はどの程度の量になるのか予測することが出来る。 事業に大きなダメージがある。 このような化学反応前後の質量のバランスのことを マテリアルバランスと呼ぶ。 化学反応前後で変化する値 これは色々な事象が変化するのでまずは「 原子の個数は変化しない」「 質量は変化しない」という事を抑えておこう。 そのうえで化学反応の前後では、まず「 物質量が変化する」。 また気体が発生するならば反応前後で「 気体の体積は変化する」。 もちろん場合によっては変化しないこともあるわけだが、変化しうるということは理解しておこう。 以下に例を示す。 化学反応式の計算問題1 エタンの完全燃焼反応の反応式を書け。 解答 燃焼反応とは何か、を考える。 燃焼反応とは酸素による酸化である。 炭化水素は完全燃焼することで二酸化炭素と水を与える。 まずは原料と生成物を並べてみよう。 仮に係数をa,b,c,dとして各原子の個数を表すと次のようになる。 最後の化学反応式のルール「各物質の係数は最小の整数」であることを思い出そう。 bが少数であるため、bが最小の整数となるように整える。 化学反応式の計算問題2 過酸化水素が水と酸素に分解する化学反応式を書け。 また過酸化水素34gが完全に分解した場合、水は何g出来るか。 解答1 過酸化水素の分解反応の問題はセンター試験にも出ている。 覚えておこう。 次に係数を考える。 各原子の個数を左辺右辺で書き出すと以下のようになる。 変数3つに対して式が2つなので、このままでは解けない。 5となった。 cが少数であるため、各原子の係数が最小の整数とするためにそれぞれに2をかける。 解答2 次に、水の重量を求める。 各原子の係数の比は分子の個数と同様である。 つまり、各係数はそのまま物質量の比となる点に注目する。 つまり、水は1モル生成する。 「化学反応の前後で質量は変化しない」というルールを利用する。 反応前の過酸化水素の質量は34gである。 一方、生成した水は18gである。

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高等学校化学I/物質量と化学反応式

物質 量 と 化学 反応 式

化学反応式と物質量の関係 化学反応式の係数は,分子などの粒子の 数の比を表しています。 例えば,エタノールの完全燃焼は次の化学反応式で表されます。 もちろん,エタノール2分子(さっきの2倍)が反応するならば酸素は6分子(さっきの2倍)が必要ですし,二酸化炭素は4分子(さっきの2倍),水は6分子(さっきの2倍)が生成します。 エタノールの完全燃焼において,最も簡単な整数比に直したときの1:3:2:3という 数の比は変わることがありません。 化学において,粒子の数を表す「物質量〔mol〕」で考えても,1molのエタノールが完全燃焼するためには酸素3molが必要です。 また,このとき二酸化炭素2molと水3molが生成します。 つまり, 化学反応式の係数の比は,物質量〔mol〕の比ということができます。 この関係は,計算問題に応用されます。 どれか1つの物質について物質量〔mol〕が求められれば,残りの物質についても反応に関わった物質量〔mol〕が求められるということです。 ただ,反応で消費されて減少するのか,生成して増加するのかには気を付けてください。 例えば,1. 5molのエタノールが完全燃焼したとします。 このとき,酸素は1. 5molが反応したことがわかります。 また,二酸化炭素は1. 0mol,水は1. 5molが生成したことがわかります。 5mol減少 4. 5mol減少 3. 0mol増加 4. 5mol増加 比 1 : 3 : 2 : 3 スポンサーリンク 化学反応式と質量の関係 前項で,化学反応式と物質量の関係から,反応に関わる物質の物質量〔mol〕を求めることができることを確認しました。 また,以前に分子量・式量と物質量〔mol〕から質量〔g〕を求める方法を確認しました()。 これを基に,エタノール1. 5molの完全燃焼における質量〔g〕の関係を確認します。 5mol=69g• 5mol=144g• 0mol=132g• 化学反応式の係数から物質量〔mol〕を求め,そこから質量〔g〕を求めるべきでしょう。 化学反応式の係数の比は物質量〔mol〕の比,つまり粒子の数の比を表しています。 物質が違えば,1個当たりの質量〔g〕も違います。 そのため,係数の比と質量〔g〕の比が同じにならないのです。 化学反応式と気体の体積の関係 物質量〔mol〕の比から,標準状態における気体の体積の比を考えます。 物質量〔mol〕から気体の体積〔L〕を求める方法も確認済みです()。 これを基に,エタノール1. 5molの完全燃焼における気体の体積〔L〕の関係を確認します。 エタノールは標準状態で液体なので,省略• 酸素の体積=22. 5mol=100. 二酸化炭素の体積=22. 0mol=67. 8L減少 67. そのため, 気体の体積〔L〕の比は,化学反応式の係数の比と等しくなります。 ただし, 標準状態ですべて気体として存在している物質の間でしか,この関係は成り立ちません。 スポンサーリンク.

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