この問題の解説をお願いできませんか？

質問

こんばんは、たびたびお世話になっております、

今年で ４０歳になる乙種四類の試験勉強に挑んでいるものです。

何度か質問させていただき、勉強になり感謝しております。

ネットで問題を解いて日々勉強しているのですが、自分がしているWEBの問題には

解説が付いておりません。わからないことは、なかなか分からないままになったりします。

もしよろしければ、こちらに張り付けております問題を 猿でもわかるように解説を

して、簡単に教えていただけないでしょうか？

問題 16 メタノールが完全燃焼したときの反応式は、次の式で表される。

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2

1 molのメタノールを完全燃焼させるのに必要な理論上の酸素量は、次のうちどれか。
ただし、原子量は、炭素（C）12、水素（H）1、酸素（O）16　とする。
選択肢 1 24g
2 32g
3 48g
4 96g
5 144g

答えは、３番の４８グラムなのですが、どこがどうすれば ４８グラムなのかを

誠に申し訳ありませんが、まじめに猿でもわかるような解答、解説、をお願いします。

よろしくお願いします。

回答No.6

noname#222520

回答の際、『通知メール』にチェックを入れなかったので今まで補足に気付かず、大変失礼致しました。

(1)
反応式（→）の右側は完全に無視し、左側だけに着目します。
メタノール（CH3OH）の係数が2、酸素（O2）の係数が3であるということは、メタノール分子2個と酸素分子3個が過不足なく反応するという意味です。
これが反応式というものですので疑問を抱く余地はなく、理屈抜きに納得するしかありません。
なお、ここで自分はANo.4と同様に、メタノールの分子量に基づく考え方をします。
（酸素の分子量に基づく考え方は、他の方もされていますので。）
既に触れたように、メタノールの分子量と酸素の分子量はともに32であるから、簡単に考えるとメタノール20gと酸素30gが過不足なく反応することになります。
つまり、この反応におけるメタノールと酸素の質量比は2：3であり、酸素の質量はメタノールの質量の3/2倍になります。
メタノール1molの質量は32g（簡単には、分子量にgを付けたものが、1molの質量であると考えればいいです。）であるから、酸素の質量は32*3/2=48g

(2)
・反応式（→）の左側
2CH3OH= CH3OH+ CH3OH
C：2個
H：8個
O：2個
３O2=O2+O2+O2
O：6個

・反応式（→）の右側
4H2O=H2O+H2O+H2O+H2O
H：8個
O：4個
２CO2=CO2+CO2
C：2個
O：4個

反応式の左右で、全ての原子それぞれの数は変わりません。
反応式における係数は全て整数とし、全ての係数の最大公約数で割った形にします。
ですから、4CH3OH + 6O2 → 8H2O + 4CO2の形で終わってはいけません。
メタノール（CH3OH）の係数を1とすると、反応式は次のようになります。
CH3OH + 3/2O2 → 2H2O + CO2
これだと、酸素（O2）の係数が3/2と分数になり、分子が3/2個というのは考えにくいと思います。
よって、原子の数で考えることにすると、上で示した6個の1/2で3個になります。
これをmolの考え方に改めると、酸素の質量は16*3=48g

お礼

revenge-goさん、わざわざのご返事ありがとうございました。
revenge-goさんが回答していただいたこと読みました。
すごい勉強になりました。
また、わからないことありましたら、教えてください。

また、縁がありましたら よろしくおねがいします。
本当にありがとうございました。

回答No.5

cbm51901

seiyatowaさん、補足拝見致しました。

2CH3OH ＋ 3O2　→ 　4H2O ＋ 2CO2 - - - - - - - (1)
この反応式は次のように表記できます。
2(CH3OH) ＋ 3(O2)　→ 　4(H2O) ＋ 2(CO2) - - - (2)

つまり、2つのメタノール分子 (CH3OH) と 3つの酸素分子 (O2) が融合し完全燃焼することによって、4つの二酸化水素分子 (H2O) と 2つの二酸化炭素分子 (CO2) が排出されるのです。

これが合っているか、酸素で検証してみましょう。
ます、化学式の左側を見てみます。左側にある酸素原子の数は、(2 x O) + (3 x O2) ですから、(2 + 6) O で 8 個です。
次に、化学式の右側を見てみます。右側にある酸素原子の数は、(4 x O) + (2 x O2) ですから、(4 + 4) O で やはり8 個です。
元々あった酸素原子の数（左側の数）が 8 個ですから、化学反応後（左側）の酸素原子の数も 8 個で当然です。

話を元に戻します。
メタノール分子の化学式は CH3OH です。
冒頭の(2)の化学式の左側を見てください。
2つの (CH3OH) が、3つの (O2) と結合することがわかります。ということは、
1つの (CH3OH) は、3/2 の (O2) と結合するということです。
言い方を変えれば、1つ（1 mol）のメタノールが燃焼するためには、3/2（3/2 mol）の (O2) が必要だということです。

では、3/2 (3/2 mol) の (O2) の 質量はいくらかというと、
O の質量は 16 グラムですから、
(3/2 x 2) x 16 = 48 グラム　になります。

お礼

cbm51901さん、捕捉への返信　コメント、解説、回答　ありがとうございました。

とてもおつむの弱い自分が、難しいとはいえない乙四の試験に取り組んでおり、

　四苦八苦知りおります。

このように親切に説明していただけなければ、自分のようなものには回答へたどりつけない

のであります。自分なりのやり方、考え方で、自分なりに分かるように勉強しております。

一筋縄ではいかないですが、もう少し先の乙種四類の試験のため、苦手で難しい？

基礎的な物理を頑張ってまいりたいと思います。

本当にありがとうございました。

回答No.4

noname#222520

さらに別解です。

メタノールの分子量と酸素の分子量がともに32であることについては、既に触れた通りです。
これは、それぞれの1mol当たりの質量が等しく32gになることを意味します。
メタノールの分子量と酸素の分子量が等しいということは、反応前のメタノールと酸素の物質量（mol数）の比2：3が、このまま質量の比になるということです。
1molのメタノールの質量は32gであるから、これを完全燃焼させるのに必要な理論上の酸素量は、
32*3/2=48gになります。

なお、この解法で用いた32gは1molのメタノールの質量であり、ANo.2で用いた32gは1molの酸素の質量なので、意味合いが異なります。

補足

revenge-goさん、解説、回答、親切にありがとうございます。

でも、ぼくには難しいです(；一_一)

はっきり言って難しくてわかりません(>_<)

僕的に言いますと、

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2

上記の反応式を見て、単純に馬鹿な自分は 『4H2O』の O →　酸素がひとつなので

まず １６グラム　『2CO2』→ O2 酸素 １６×２　で　32グラムで

16グラム　＋　32グラムで 答え　48グラム　かなと思っておりました。

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2

上記の反応式を見て、答えを出す方法見方などないでしょうか？

おつむのいまいちな自分には、こんな方法しかないもので。

よろしければ、捕捉に対する、コメント、回答、その他いろいろ お答えいただけませんか？

まじめな意味でよろしくお願いします。

誠に失礼とは存じますが、回答者様に同じ文面での回答の捕捉をさせていただいて

いただいております。何卒よろしくお願いします。

回答No.3

noname#222520

ANo.2の別解です。

この質問では、酸素の原子量16から酸素の分子量16*2=32を求めれば答えが出せますが、せっかく炭素の原子量12と水素の原子量1が示されているので、これらの値も用いてみます。
2molのメタノールが3molの酸素と反応（完全燃焼）すると、反応式から4molの水と2molの二酸化炭素が生成することがわかります。
この場合に、生成する水と二酸化炭素の質量の総和は、水の分子量が1*2+16=18、二酸化炭素の分子量が12+16*2=44であるから、18*4+44*2=160gになります。
よって、1molのメタノールが反応（完全燃焼）すると、生成物の質量の総和も1/2の160/2=80gになります。
ここで、メタノールの分子量は12+1*4+16=32、酸素の分子量も16*2=32であるから、反応前の物質の質量の総和に占める酸素の質量の割合は、3/（2+3）=3/5になります。
質量保存の法則から、反応前の物質の質量の総和と、反応後の物質の質量の総和は等しいので、必要な理論上の酸素量は、80*3/5=48gになります。

回答No.2

noname#222520

メタノールが完全燃焼したときの反応式から、2molのメタノールを完全燃焼させるのに必要な理論上の酸素量は3molであることがわかります。
よって、1molのメタノールを完全燃焼させるのに必要な理論上の酸素量は1.5molです。
（メタノールのmol数が1/2になれば、理論上の酸素量も比例して1/2になります。）
メタノールの分子量は12+4+16=32であり、これはメタノール1molの質量が32gであることを意味します。
酸素の分子量は16*2=32であるから、酸素1.5molの質量は32*1.5=48g

回答No.1

cbm51901

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2
この反応式では、2 mol のメタノールが 3 mol の酸素と反応（燃焼）し、結果、4 mol の水と 2 mol の二酸化炭素が排出されるとしています。実際その通りです。

言い換えると、2 mol のメタノールを完全燃焼させるのに必要な理論上の酸素量は 3 mol になります。
従って 1 mol のメタノールを完全燃焼させるのにはその半分の 3/2 mol の酸素が必要です。

酸素の原子量、すなわち O2 の原子量は、16 x 2 ＝ 32 です。
ですから 1 mol の酸素の質量は 32g になります。

さて、上述の通り、1mol のメタノールを燃焼させるのには 3/2 mol の酸素（O2）の量が必要です。1 mol の酸素の質量が 32g ですから、3/2 mol の酸素の質量は、32g x 3/2 ＝ 48g になります。

補足

cbm51901さん、解説、回答、親切にありがとうございます。

でも、ぼくには難しいです(；一_一)

はっきり言って難しくてわかりません(>_<)

僕的に言いますと、

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2

上記の反応式を見て、単純に馬鹿な自分は 『4H2O』の O →　酸素がひとつなので

まず １６グラム　『2CO2』→ O2 酸素 １６×２　で　32グラムで

16グラム　＋　32グラムで 答え　48グラム　かなと思っておりました。

2CH3OH ＋ 3O2　→ 4H2O ＋ 2CO2

上記の反応式を見て、答えを出す方法見方などないでしょうか？

おつむのいまいちな自分には、こんな方法しかないもので。

よろしければ、捕捉に対する、コメント、回答、その他いろいろ お答えいただけませんか？

まじめな意味でよろしくお願いします。