Question

きなこ

問１が分かりません。
どうして酸素が全て無くなったと分かるのですか？

必要があれば,次の値を用いなさい。
原子量: H = 1, C = 12, N = 14, 0 = 16, Na = 23, P = 31, S = 32, C1 = 36, Cu = 64
気体定数 : R = 8.3 × 103Pa・L/ (K・mol), 大気圧: 1.01 × 10 Pa
logto2 = 0.30, log103 = 0.48, log107 = 0.85
〔1〕次の文を読み, 問1~4に答えなさい。
室温 (27℃) で固体の単体 0.6gを, 大気圧と等しい圧力になるよう酸素で満たした密閉容器
中で燃焼させた。 完全に燃焼した後、 元と同じ室温に戻した。 その際, 容器内の圧力は燃焼前と
同じであった。 燃焼後に生成した酸化物 X を回収したところ、 重量は1.2gであり単体由来の
酸化物は一種類であった。 元の固体や反応により生じた固体, 液体の体積は無視できるほど小さ
いものとする。
問1 生成した酸化物 Xの分子量を整数で答えなさい。
問2 原子量から推定される元の固体の単体には, 複数の同素体が存在する。 常温・常圧で最も
安定な同素体の名称を答えなさい。
a
間 3 酸化物Xを原料として,その後二段階の反応を経て強酸Yが製造される。 一段階目で
は,酸化バナジウム (V) V205 を触媒とし､空気中の成分と反応させることで室温 (27℃)
で液体の化合物を生成する。 二段階目ではさらに水を付加させることで強酸 Yを生じる。
下線部a, b に相当する反応式をそれぞれ答えなさい。
問 4 酸化物 X, 1.2g を 27℃において体積2Lの密閉容器に移し、 容器内の圧力が大気圧と等
しくなるように残りを空気で満たしたのち、 上記問 3, a の方法により一段階目の反応を行
った。反応後,27℃に戻した時の容器内の圧力は何Paか, 有効数字2桁で答えなさい。 た
だし,空気は体積百分率で窒素 79%, 酸素 21%の混合気体とする。

問1.64
1 解答
問2.斜方硫黄
問3.a. 2SO2 + O2 →2SO3
b.
SO3+H2O→H2SO4
問4.6.6×10^Pa
<解説>
硫黄とその化合物,接触法≫
問1.燃焼前後で圧力が変化していないので、燃焼に用いた酸素の物質量
と生じた酸化物 X の物質量は等しい。よって, 単体の組成式をxとする
と,酸化物は xO2 と表せる。x の原子量を M とすると
x + O2 → xO2
0.6
1.2
M M +32
=
:. M=32
よって, 酸化物 Xの分子量は64となる。 また, x の原子量が 32 である
ことから, 単体は硫黄であるとわかる。
問4.2SO2+O2→2SO で, SOg は液体だから, 反応により SO2 の物
3
質量の 倍の気体の総物質量が減少する。よって,反応後の気体の総物
2
質量は
1.01×105×2 1.2 3
8.3×10²×300 64 2
よって, 求める圧力は
・X- -=0.0529[mol]
0.0529×8.3×10×300
2
-=6.58×10≒6.6×10'[Pa]

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

🍇こつぶ🐡

どうして酸素が全て無くなったと分かるのですか？
＞酸素が全て無くなったかはわからないよ。

反応前後で容器内の圧力が変わらないから、反応式のO2と同じ係数のMO2ができたとわかるだけ。

減った酸素とできたMO2が同じモル比で反応していることが分かるだけで、酸素を全て使っていることはこの問題文からは分からない。

反応したmolだけO2が減り、そのmol分、同様にMO2ができたということが分かるだけかと思います🙇

きなこ

こつぶさん
とても分かりやすい回答をありがとうございます。助かりました✨
もう１つ問4で疑問がありまして、申し訳ないですが続けて聞いても大丈夫ですか…？

🍇こつぶ🐡

１つ問4で疑問がありまして
＞何ですか？

きなこ

ありがとうございます🙇‍♀
問4の解答では、SO2の物質量に対して酸素の物質量が十分にあると確認していないのですが、確認せずとも、SO2の物質量の3/2倍の気体の総物質量が減少すると分かるものなんでしょうか？

🍇こつぶ🐡

本当は確認しないとダメだけど、空気を入れたとあるから、酸素は足りていると考えるのが普通かと。

ですが、上記の質問を解決させるには、実際のO2が足りているか計算するしかない。

まず、SO2が1.2gだから、1.2/64＝0.01875mol。
2SO2+O2→2SO3より、O2はSO2の半分のmolつまり、0.009375mol以上あれば十分にO2はあると言える。

O2は空気で21%含まれ、大気圧で2L中に27℃で存在しているから、pV＝nRTに代入し、nを求める。その値に21%が空気中の酸素だから、0.21をかけ算し、求める。

n❌21/100＝pV/RT❌0.21＝1.01❌10^5❌2/8.3❌10^3❌273❌0.21
≒0.0187mol

0.009375mol以上あればO2は余るから、十分O2があると言える🙇

きなこ

やはり確認しないとダメなんですね…！
でも、足りていると考えるのが普通ですか😣
その考え方の方が難しいです…。

ご丁寧に答えて下さり、ありがとうございました。