一応、答えってありますか
この実験における化学反応式は
2CuO+C→2Cu+CO2ですね。
化学変化において、完全に反応するときの比は一定であるという性質があります。例えば、質量比で酸化銅:炭素=40:3のときに完全に反応します。(覚えなくてよい)
これは、どういうことかというと、例えば、酸化銅を40gと炭素を3g入れて加熱したら、すべての酸化銅は銅へ変わって、炭素もすべて二酸化炭素になるということを意味しています。ここからわかることを考えます。酸化銅は40gで一定のまま炭素を3gよりも少なくするとどうなりますか？酸化銅40炭素3でちょうどだったのに、炭素が減らされたことで、反応できる酸化銅は減ってしまうのはわかりますか？具体的には、3gから1.5gになると40:3=x:1.5より20gの酸化銅しか反応できません。このとき、もちろん炭素はすべて二酸化炭素に変わり、銅になった分が20gなので、(未反応の)酸化銅は20g残ってしまっている状態ですね。
では、次に酸化銅は40gそのまま3gよりも炭素を増やします。どうなるでしょうか？炭素が増えたのはよかったものの、酸化銅はこれ以上ないですよね。40gと3gでちょうどだったのに、それよりも増やしてしまったことで、酸化銅はすべて銅になりますが、炭素は3gでいいのにそれよりも多いから余りますよね。増やした分だけ必要ないからそのまま残ります。具体的には、炭素を4gにすると40gの銅にたいして反応する銅が3gでいいのに、4gあるから、1g余ります。試験管のなかには、酸化銅が還元されて(反応して)できた銅と必要なかった余計な炭素が残ります。
ここまでの話は理解できますか？語数的に無理なので、一回ここで切ります。わかんないところとかあれば、言ってほしいです。なければ、このあとそのままこの問題の解説するので、コメントしてください。
ありがとうございます！ここまでの話は理解出来ました。
ほんとに遅くなってすみません。
この問題では、8.0gの酸化銅にたいして、どんどん炭素を加えていっています。最初は、(a)炭素の方が足りない状態で、炭素はすべて二酸化炭素となり、酸化銅は一部が銅になり、炭素の不足分だけ酸化銅のままのやつがいます。そのうち、炭素が増えてくると、(b)完全に反応する状態へとなり、その後も炭素を加えていくと、(c)酸化銅が不足(炭素が余分)になり、酸化銅はすべて銅になるものの、炭素は一部余ります。
これをグラフで見てみると、ちょうど0.60g炭素を加えたところでグラフが折れ曲がっていてそこが(b)でそれより前が(a)、それより後が(c)となります。
ここまでのことから、酸化銅8.0gにたいして、炭素0.6g加えたところで完全に反応することがわかり、反応比40:3が求まります。
(4)では6.0gの酸化銅に0.15gの炭素を加えることを聞かれています。このとき、酸化銅6.0:炭素x=40:3から酸化銅6.0gには0.45gの炭素と完全に反応するとわかります。今、炭素はそれより少ない0.15gなのでいわゆる(a)の状態ですね。
まずは、酸化銅から還元されて銅になったものの質量を求めます。40:3=x:0.15より2.0gです。つまり、これ以外の酸化銅はまだ酸化銅のまま残ってるので6.0-2.0=4.0gが答えとなります。
次に発生した二酸化炭素の質量です。この状態で発生する二酸化炭素の量を求めますが、このときの二酸化炭素は、炭素0.15gがすべて使いきられたことで発生するものです。酸化銅が6.0gから増えるぶんには、どうせすべて還元できるだけの炭素はなく、すべて使いきられてしまうことには変わりがないので、酸化銅8.0gの場合で考えても問題ないです。最初のグラフから酸化銅は8.0g、炭素は0.15gの状態で反応して、残った固体(未反応の酸化銅+還元されてできた銅)は7.6gなので、質量保存の法則から8.0+0.15=x+7.6 0.55gです。
別解として、実質、4.0gの酸化銅は未反応であり、2.0gの酸化銅と炭素0.15gが完全に反応するのと変わらないということに着目する方法もあります。8.0gの酸化銅が0.6gの炭素と完全に反応するとき、6.4gの固体(銅)が残るということから、このとき発生する二酸化炭素は8.0+0.6=x+6.4よりx=2.2
今、考える反応はちょうどこれの1/4なので2.2×1/4=0.55です。
ありがとうございます！！！
おかげで塾のテストに間に合いそうです😊🙏
あります！