0.01molの水素発生方法。

質問

ぴったり0.01molの水素を発生させる方法ご存知あったら教えて欲しいです。操作は、水上置換でやろうと思ってます。よろしくお願いします。

回答No.1

kikero · ベストアンサー

>ぴったり0.01molの水素を水上置換で得る、
のは誤差が多くて難しいと思われます。
　ピッタリと言えば、次の様な手法が有るかと思いますが、水系への溶解とか、電解効率とか、金属純度とかで、ピッタリ行かないんじゃないかと,,,

１．電気分解
　Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋1/2Ｏ2　96500×2クーロンで１mol水素
　∴0.01mol水素は、96500×2×0.01＝1930クーロン
　　＝2アンペアの電流を965秒間流す。
２．金属と酸
　２ＨＣl＋Ｚn→Ｈ2＋ＺnＣl2
　亜鉛0.01molに過剰の塩酸を加えて水素を発生させる。
　亜鉛の原子量65.39なので、
　65.39×0.01＝0.654gの亜鉛を酸処理する。

３．水素ガスを使う
　ボンベ詰め水素ガスを減圧弁で減圧して、マスフロー流量計を通し、通過する水素ガス量を積算して0.01molで停止させる。　PV=ｎRTの式で、その時の室温・大気圧における0.01mol相当の水素ガス体積を計算し、その量を流す。
　普通の室内条件だと、0.01molは、約0.24Lです。
　但し、流路パージが必要なので、幾らか流して捨て、その後の一定時間で捕集する事になります。

　御質問の解答にならない、机上のお遊びで申し訳無い。

回答No.2

mogula

何処まで厳密に求めるのかにもよりますが、かなり難しいと思います。

まあ、発生させるだけなら、kikeroさんの回答にある2番の亜鉛と希塩酸を反応させる方法が一番正確かなと？
3番の水素ボンベを使うのは発生とは言わないと思うし、1番の電気分解だと実際には抵抗とか電極付近でのいろいろな現象が絡んでくるから、検量線を引く作業が大変かなと？

　質問の意図を水素の発生ではなく捕集とするとさらに厄介になります。まず、最大の問題は水素の水への溶解度を考慮しなければいけません。（水100dm^3に0℃で2.1cm^3溶解します：『^3』は3乗です）まあ、molで考えれば通常は問題にならない量ですが、正確にとなると考慮する必要がありますね。また、水上置換だと水中でブクブクと気泡を出すわけですが、ブクブク出るところまでの反応装置系内に残留する水素も考慮しなければなりませんので、事実上不可能といえます。
　そう考えると、一番正確なのは、やはりkikeroさんの回答の3番の水素ボンベを使った捕集でしょう。これなら予め検量線を引いておけば真空容器に比較的良い精度で水素ガスを定量的に捕集できると思います。
　正確にというなら理想気体の状態方程式に近似するのではなく、実存気体の近似式を用いる必要があると思いますが。