高校理科の質問です。

質問

メタンCH^４、水素H^2の混合気体０，８４Lを完全燃焼させるのに、酸素が０，８４L必要です。
混合気体中に含まれるメタンは何Lですか？

わかりやすく解説お願いします。

回答No.2

KURUMITO

メタンの燃焼は次の式であらわされますね。

CH4 + 2O2 →　CO2 + 2H2O

水素ガスの燃焼は

2H2 + O2 →　　2H2O

ところでメタンや水素ガスのモル数は気体の体積に比例しますので(標準状態では１モルの気体の体積は２２．４リットル）、メタンの体積をX 、水素ガスの体積をYとして混合ガスの体積は０．８４Lですから次の式が成り立ちます。

X + Y = 0.84

またメタン１モルにつき２モルの酸素、すなわち、体積にすれば　２X の酸素が使われることになります。
同様に水素ガス１モルにつき２分の１モルの酸素、体積にすれば　Y / 2 の酸素が使われます。
したがって完全燃焼に必要な酸素の量は０．８４Lですので次の式が成り立ちます。

2X + Y /2 = 0.84

これらの二つの式から　メタンの体積　X は　　０．２８　L となります。

お礼

回答ありがとうございます！！！
おふかたもすごく分かりやすかったです。

これの発展問題も解説してもらえなでしょうか。
暇がありましたら下記の質問にも解説おねがいします。

「混合気体で生じる水は何グラムですか？」

これに答えてくださった方をBAにします。

回答No.1

gohtraw

メタンの燃焼は
ＣＨ４　＋　２Ｏ２　⇒　ＣＯ２　＋　２Ｈ２Ｏ
なので、メタンの二倍量（体積）の酸素を消費します。一方水素の燃焼は
２Ｈ２　＋　Ｏ２　⇒　２Ｈ２Ｏ
なので、水素の１／２量（体積）の酸素を消費します。ここで、メタンと水素の体積をそれぞれｘ、ｙとすると上記のことから
２ｘ＋ｙ／２＝０．８４
混合気体の体積から
ｘ＋ｙ＝０．８４
となります。この連立方程式を解いて下さい。

お礼

回答ありがとうございます！！！
おふかたもすごく分かりやすかったです。

これの発展問題も解説してもらえなでしょうか。
暇がありましたら下記の質問にも解説おねがいします。

「混合気体で生じる水は何グラムですか？」

これに答えてくださった方をBAにします。