発展例題2 気体の燃焼
→問題 31
0.50molのメタンCH4 と 2.5molの酸素 O2 を, 5.0Lの容器に入れた。 容器内で電気火
花を飛ばしてメタンを完全燃焼させたのち, 容器の温度を17℃に保った。 容器内の全圧
は何 Pa になるか。 ただし, 生じた水の体積および水蒸気圧は無視できるものとする。
考え方
化学反応式を書き, 反応後
の気体の全物質量を求める。
このとき, 水は液体であり,
水蒸気圧は無視できるので
水の物質量は考えない。
全圧は,気体の状態方程式
PV=nRT から求める。
■解答
メタンの完全燃焼は次の化学反応式で表される。
CH4+202
CO2+2H2O
0.50 mol の CH4 がすべて反応し, CO2 が 0.50mol 生成する。 ま
た, O2 は 2.5mol-0.50mol×2 = 1.5mol 残るので, 燃焼後の混
合気体の全物質量は 0.50mol+1.5mol = 2.0mol となる。
したがって, 混合気体の全圧は,気体の状態方程式から,
nRT 2.0mol×8.3×10°Pa・L/ (K・mol) × ( 273+17) K
V
=9.6×105 Pa
P=
5.0L
物質の状態