酸素の無声放電とオゾンの体積

質問

高校化学の、化学反応式の係数についてわからないので質問します。
問題は、標準状態において、1.0リットルの酸素中で無声放電させると、体積が5.0%減少した、生成したオゾンの体積は標準状態で何リットルか?
教科書の元素記号の右下の小さい数字は_数字であらわします、お願いします。
自分は、3O_2→2O_3の化学反応式において、1.0リットル*0.05=0.05リットルの酸素が反応に使われて、これが3O_2の体積だと思い、0.05*(2/3)で間違えました。
解答は、減少した気体の体積の３倍が反応した酸素の体積であり、それから生じるオゾンはその2/3だから、1.0*0.05*3*(2/3)=0.10リットルが答えでした。
減少した気体の体積の３倍が反応した酸素の体積、というのがわかりません。調べると化学反応式の係数比は気体の体積比になると教科書に書いてありましたが、それからでは理解できませんでした。どなたか、減少した気体の体積の３倍が反応した酸素の体積というのを説明してくださいお願いします。

回答No.2

nananotanu · ベストアンサー

標準状態で理想気体を仮定すると、分子の種類によらず、物質のモル数は体積に比例しますよね。PV=nRTで、PとTは標準状態における値(＝定数)、Rはもともと定数、ですから。

即ち、物質のモル数と体積は比例します。反応式から、3モル分の酸素から2モル分のオゾンができることになります。体積で言い換えると、3体積分の酸素から2体積分のオゾンができる、ということ。ここで、外から眺めていて分子の種類が区別できないとすると、理想気体では分子によらず同じモル数の気体の体積は同じ体積ですから、3体積分の気体が『1体積分減って』2体積分の気体に変わる、ってことです。ですから、減った体積の3倍が「反応した気体の体積」(で、減った体積の2倍が「生成した気体の体積」)です。

最初、反応後にできるものを考えに入れなかったのが間違いでしたね。落ち着いて解きましょう。
おまけ:反応生成物が固体の場合は気体に対し体積が無視されるので減った体積がそのまま反応した体積と考える時があります。

お礼

間違いの指摘ありがとうございます。

回答No.3

lupin__X

だから、反応した後の0.95リットルは、
反応しなかった酸素とできたオゾン合わせての量。

減ったのが0.05リットルで、
反応したはずの酸素は0.15リットル、
できたオゾンは0.1リットル。

反応せずに残った酸素は0.85リットル。
残った酸素とできたオゾン、合わせて0.95リットル。

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1リットルのかわりに分子100個にしましょう。

酸素分子が100個ありました。(酸素原子数200個ね)
反応して分子の数が95個になりました。
オゾン分子が10個できました。
オゾンに変わったはずの酸素分子は、15個です。
反応しないで残った酸素分子は、85個です。

お礼

丁寧な説明ありがとうございます。

回答No.1

lupin__X

3分子の酸素分子が2分子のオゾン分子に変化した。
分子数は1個減りました。
分子数をモル数やリットル数にしても同じ。

減ったのが1リットルなら、元の酸素は3リットル、
できたオゾンは2リットル。

補足

よければお返事ください。
酸素の体積0.15リットルが反応したのに、酸素の体積が0.05リットルしかへっていないとすると、その差、酸素の体積0.1リットルはどうなったかを教えてください。