ブタンの燃焼と量的関係

質問

化学基礎の問題でどうしても解らない問題があります。

■ ブタン C4H10 2.90gを完全燃焼させた。
(1)生成する二酸化炭素の標準状態における体積は何Lか。
(2)生成する水の質量は何gか。

答え (1)4.48L (2)4.50g

どのようにしてこの答えを導くのかが解りません。
どうか教えていただけないでしょうか…(T_T)
よろしくお願いいたします。

回答No.1

KURUMITO · ベストアンサー

（１）について
初めにブタンの燃焼についての化学反応式を考えることです。
C4H10 + O2 →　CO2 + H2O
上のように二酸化炭素と水が生成しますが上の式のままでは右と左で元素の数が一致していません。
そこで左に有る分子の中の元素が右では一つの分子の中にあるものについて右と左で同じ数となるように考えてみます。
C4H10 + O2 →　4CO2 + 5H2O
その後に酸素の数が右と左で会うように考えます。
C4H10 + 13/2O2 →　　4CO2 + 5H2O
酸素が13/2となりますので、分母の2をすべての分子の係数に掛けることで通常の化学式を得ることができます。
2C4H10 + 13O2 →　8CO2 + 10H2O
これですべての元素について右と左の数が同じになりますね。
上の式でブタンの2molから8molの二酸化炭素が生成しますのでブタン2.90gからはブタンのモル質量が58g/molですからは
2.90 / 58 * 8 /2 = 0.200 mol
の二酸化炭素が生成します。
気体の標準状態での体積は1mol当たり22.4Lですから生成する二酸化炭素の標準状態における体積は
22.4 * 0.200 = 4.48 L

(2)について
生成する水の量は反応式から2molのブタンから10molの水が生成しますので、2.90ｇのブタンから生成する水の質量は水のモル質量が18g/molですから
2.90 / 58 * 10/2 * 18 = 4.5 g

お礼

詳しく丁寧な説明でようやく理解できました！
ありがとうございました！