中三です。水の電気分解について

質問

水の電気分解で、酸素と水素が1：2の割合で出てきて、酸素の原子と水素の原子では大きさが違うのに、なぜ体積の比も1：2になるのでしょうか。大きさが違うのであれば、1：2にはならないと思うのですが…。
先生に聞いたら、説明できないと言われました。中学生にも分かるような説明をお願いします。

回答No.2

BookerL · ベストアンサー

気体では「同体積に含まれる分子の数は、気体の種類によらず一定である」という性質があります。１Ｌの酸素でも、１Ｌの水素でも、そこに含まれる分子数が同じなのです。逆に、分子数が２倍になれば体積も２倍になります。

　水を電気分解すると、酸素分子１個に対して水素分子２個という割合で発生するので、体積は分子数に比例して、酸素：水素＝１：２ となります。

　どうしてこのような性質を持つか、というのは、中学生には難しいと思います（高校でも難しく、普通、大学の物理で「気体分子運動論」というところで勉強します）ので、とりあえず、気体の持つ性質として受け入れてください。

＞酸素の原子と水素の原子では大きさが違うのに

　と疑問を持たれていますね。分子の大きさは確かに酸素の方が水素より大きいのですが、気体の場合、分子が空間を飛び回っていて、お互いの分子の間隔が大きいので、１個１個の分子の大きさは関係しないと考えてください。

お礼

回答ありがとうございます。
とりあえずは、そのような性質があるということを知っていればいいのですね。
先生が説明できないと答えた理由がよく分かりました。

回答No.4

ORUKA1951

気体は、体積に比べて気体分子はとっても小さいのです。
これは液体の水1ccが、気体になったら約1200～1300ccになることからも判りますね。
気体は激しく飛び回って、お互いもそして周囲の壁にも衝突して押しのけることで、隙間が取っても大きい。あまりに間が開きすぎていて、もはや自分自身の大きさは関係なくなっている。数だけが問題。
　グランドでみんなが肩を組み合っているときは、体の大きさが影響しますが、みんながグランドを走り回って、一人あたりが占有する面積が100m四方になったら、中心にでかいのがいようと、ちっちゃいのがいようと関係ないということです。

回答No.3

dxdydzdw

中学三年生にわかるような説明、ということですので、厳密な話ではないですが、たとえ話をしましょう。
酸素分子と水素分子は、確かに体積が全然違います。だから、もし分子と分子がふれあうくらいにぎゅーっと押し縮めてしまえば、確かに体積は違うはずです。
しかし、気体という状態はそんなものではありません。とてつもなくだだっ広い空間の中を、ほんの僅かな酸素分子、水素分子が高速で飛び回っている状態を想像しましょう。そうすると、酸素分子と水素分子の体積の違いなんかは、とってもだだっ広いその空間の体積に比べれば、全く無視して構わないほどの違いなのです。
勿論、気体の温度と圧力は一定にして考えなければいけませんが、気体の体積がそれぞれの分子の体積にかかわらないのはそういうわけです。
もっと詳しい話で納得したければ、また高校や大学に行ってからね。

お礼

回答ありがとうございます。
固まっていたら固体になってしまいますからね。今、何故そういう考えにたどり着くことが出来なかったのかと疑問に思っています。
とても分かりやすい説明をしてくださり、ありがとうございました。

回答No.1

Kon1701

気体の場合、原子量が体積に影響しないからです。
なお、質量は違いますね。