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モルが分かりません
高校時代モルが分からなくて理系をあきらめ文系に進んだものです。0度ｃ一気圧の時、1mol=6.02×10の23乗個=22.4l 。とかだったと思いますが分からなくなったのは 「2モルの水素分子と1モルの酸素分子を反応させると2モルの水分子が出来る」 というところです。2つの22.4Lの風船に入った水素と一つの22.4Lの風船に入った酸素の合計3モルの気体を無理やり22.4Lの風船2個に入れたとすると、無理やり入れるわけですから、気圧が上がるのではないでしょうか？あるいは水素を燃やすと水蒸気爆発が起こりますので、22.4Lの風船2個分では収まらないのではないでしょうか(つまり2モルの水分子では22.4L二個分だが、それでは収まりきらないのでは)？あるいは爆発させたら熱を発するのではないでしょうか（2molの水分子が出来るのなら、それは0度cのときなので、熱があれば体積も変るのでは）？水蒸気爆発を考えると「2モルの水素分子と1モルの酸素分子を反応させると2モルの水分子が出来る」が常に成り立っていないように思えるのです。このことを同僚の国立の理工学部出身者に聞いたのですが、うまく説明できないといわれました。おそらく理系に進んだ皆様は恐ろしく頭が良いのでしょうが、私には到底理解できないので、噛み砕いて教えていただけないでしょうか？
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圧力も上がりますよ 温度も上がります だから反応直後は，いろいろな可能性が考えられますから いろいろな状態があり得ます。 でも静置して 0℃，１気圧に戻したら 22.4Ｌの風船２個分になるのです
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＞二酸化炭素と水を圧力をかけて炭酸水を作ったときは最初は高温で高圧ですが、しばらく放置しておけば同体積の（二酸化炭素を入れる前の）水と炭酸水は同圧になるのでしょうか？ モル数と体積やその温度圧力とが結びつくのはその物質が気体状態にあるときだけですから、 液体状態の水や炭酸水に当てはめて考えてはいけません。 そして、２モルの水分子が22.4Lの風船2個分になるというのは、あくまでも理論上というか計算上のことで、 生じた2モルの水分子を実際に０℃１気圧の状態に置くと凍ってしまう、 つまり固体になってしまい22.4Lの風船2個分の気体にはなれません。
お礼
> モル数と体積やその温度圧力とが結びつくのはその物質が気体状態にあるときだけですから、 液体状態の水や炭酸水に当てはめて考えてはいけません。 そして、２モルの水分子が22.4Lの風船2個分になるというのは、あくまでも理論上というか計算上のこと 上記のようなことも教科書に書いてあったのでしょうか？ 全く知りませんでした。 とりあえず、現時点での疑問はなくなりました。 しかし、また疑問が出てくるかもしれませんのでその時もどうぞよろしくお願いします。 ポイントですが、二人までしか付与できないので、付与できなかった方にはお詫び申し上げます。
- gtbt
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こんにちは。 簡単に言うと、分子同士の距離と分子を構成している原子同士の距離だと、圧倒的に後者の方が短いというのが理由です。 例えれば、車に2人乗ろうが（H2：2原子で分子を構成）3人乗ろうが（H2O：3原子で分子を構成）、車は1台（分子は1つ）というところがキモです。 つまり、車（分子）の話であって、人（原子）の話ではないという事です。 人が3人通れる道は、車3台同時に通れるかという議論が成立しないのと同じです。異なる単位を同じに扱うので誤解が生じています。 イメージとしては、H2という2人乗りの車2台、O2という2人乗りの車1台、合計6人が、H20という車2台に3人ずつ分乗したというのが、この化学変化が示す内容です。 結局3台が2台になっただけです。 ”乗り換え”というイベントには、化学変化でいうところの熱や圧力を加えるといったモチベーションが必要です。 同様に温度・体積・圧力についても条件を揃えないとつじつまが合いません。 この話は他の回答者が既に回答済みですので割愛します。 以上です。
お礼
車の説明でイメージがつかめたような気がします。 ただ、まだ疑問として残るのですが、二酸化炭素と水を圧力をかけて炭酸水を作ったときは最初は高温で高圧ですが、しばらく放置しておけば同体積で同温の（二酸化炭素を入れる前の）水と炭酸水は同圧になるのでしょうか？なんとなく無理やり二酸化炭素を入れた炭酸水のほうが高圧のような気がするのですが。
＞しかし、体積を減らしたらその分圧力が上がるのではないでしょうか？ 体積は減らしたのではなく減ったのです。 質問者さんは、どうしても２体積の水素と１体積の酸素とからは３体積の水が生じるべきであるという考え方から抜け出せないようですね。 生じた３体積のものを２体積に押し縮めたのではなく、生じたときから２体積なのです。 ＞（2molの水分子が出来るのなら、それは0度cのときなので、熱があれば体積も変るのでは）？ ＞それと水蒸気爆発によって、熱を持ったり体積が増えたり圧力が増したりしそうなのですが、反応式としては反応前後で体積が減って圧力も温度も変わらないのですよね・・・？ 気体の体積は圧力と温度によって変化してしまうので、 比較するときには圧力と温度とを同一条件にしなければなりません。 おっしゃるとおり、水素が燃える反応なのですから反応後は高温になりますが、 その状態と比較したいのであれば、反応前の水素と酸素も同じような高温になっているものとして扱わなければ片手落ちです。 気体の体積を比較するときの圧力と温度との同一条件は何でもいいのですが、 場合により人によりその同一条件が違うと面倒ですから、ひとつに決めましょうというのが ０℃ １気圧 なのです。 なお、質問者さんは水蒸気爆発というものを誤解されていますね。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E8%92%B8%E6%B0%97%E7%88%86%E7%99%BA
お礼
> なお、質問者さんは水蒸気爆発というものを誤解されていますね。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E8%92%B8%E6%B0%97%E7%88%86%E... すいません、誤解しておりました。てっきり水素を燃やしてドカンと爆発させるのが水蒸気爆発だと思っておりました。 >生じた３体積のものを２体積に押し縮めたのではなく、生じたときから２体積なのです。 うーん、もともとの３体積のもの（水素分子と酸素分子）を２体積（水分子）に押し縮めたわけではないのでしょうか？ >水素が燃える反応なのですから反応後は高温になりますが、 その状態と比較したいのであれば、反応前の水素と酸素も同じような高温になっているものとして扱わなければ片手落ちです。 この辺はno.4様の回答を読んで考えたのですが、反応後は高温で高圧ですが、０℃１気圧になるまで放置すると言うのですよね、そうなるとまた分からなくなるのですが、二酸化炭素と水を圧力をかけて炭酸水を作ったときは最初は高温で高圧ですが、しばらく放置しておけば同体積の（二酸化炭素を入れる前の）水と炭酸水は同圧になるのでしょうか？
まず1mol=6.02×10の23乗個=22.4lの式の左半分1mol=6.02×10の23乗個はそれで正しいのですが、 右半分の6.02×10の23乗個=22.4lはイコールでつなげてはいけませんし、 この際22.4lは脇へ置いといてください。 さて水素と酸素とから水が出来る化学反応式は ２H2 + O2 = ２H2O ですよね。 つまり、２個の水素分子と１個の酸素分子から２個の水分子が出来るのですね。 ここで注意してほしい点は、ものの種類は別として、 ３個の材料から２個しか出来ないということ、 ２足す１が３ではないということです。 ここまでよろしいでしょうか？ ここで気体の体積について考えましょう。 アボガドロの法則というものがあります。 「同温・同圧のもとで、同体積の気体は、 気体の種類に関係なく同数個の分子を含む」 つまり、気体の体積は含まれる分子の個数だけに比例して、 その分子の大きさ重さなどとは関係ないということです。 ですから２個の水素分子と１個の酸素分子から２個の水分子が出来るということは 水素・酸素・水をすべて気体状態で見れば、 ２体積の水素と１体積の酸素から２体積の水が出来るということになるのです。 化学反応を質量の面から見れば、 反応の前と後とで質量は変化しませんが、 気体の体積の面から見れば、 反応の前後で単純な足し算が成立せず、変化してしまうのです。
お礼
質量保存の原則でしたっけ？確かに反応前後で質量が変わらないのは分かります。しかし、体積を減らしたらその分圧力が上がるのではないでしょうか？例えば炭酸水は二酸化炭素と水を圧力をかけて作るので、当然体積が減り、同時に圧力が増します。それと水蒸気爆発によって、熱を持ったり体積が増えたり圧力が増したりしそうなのですが、反応式としては反応前後で体積が減って圧力も温度も変わらないのですよね・・・？分子の個数については意味は分かるのですが、体積や圧力や温度については全くイメージがつかめないです。
- dipearl
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噛み砕いていいますと、モルとダースは同じ概念の単位です。 １ダースは12個ですね。それと同じで１モルは6×10の23乗個なのです。 １つの串に２つの団子がついている串団子を想像して下さい。 1ダースの串と２ダースの団子から、1ダースの串団子が出来ます。 つまり 2ダースの串と4ダースの団子から、2ダースの串団子が出来ます。 同様に 水素と酸素はそれぞれH2、O2、つまり２個ずつくっついていますから、ダースで言うと半分の数で済みます。 ２ダースの水素と１ダースの酸素から、２ダースの水が出来るわけです。 言い方を変えると ２ダースの酸素原子と１ダースの水素原子から１ダースの水が出来る、と考えることも出来ますね。でも原子は単体で存在できないので、普通は分子単位で考える為、ややこしく思うのでしょう。
お礼
個数については理解できるのですが、体積や温度や圧力についてが全く理解できません。そのあたりの説明もしていただけないでしょうか？
- ennoozuno
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22.4Lというのは、1molの理想気体が標準状態で占める体積のことで、molの定義ではありません。
お礼
理想気体？標準状態？すみません、脳みそバーンで全く理解できません。それが分からないようではモルが理解できないのでしょうか？
お礼
>静置して 0℃，１気圧に戻したら たしかそんなことは私が見た教科書や参考書には書いてなかったと思います。理系に進むには書かれていないことに自分で気づけなければいけないんですね。