危険物 甲種 第1回 物理学及び化学 問4（全10問）
メタン（CH4）16 g を完全燃焼させたとき、生成する二酸化炭素の体積は標準状態（0℃、101.3 kPa）で何リットルか。ただし、反応式は CH4＋2O2→CO2＋2H2O、原子量は C＝12、H＝1.0 とし、標準状態で気体1 mol の体積は22.4 Lとする。
誤り。16 gをCO2のモル質量（44 g/mol）で割って物質量を求めると約8.1 Lになるが、16 gはメタンの質量なのでメタンのモル質量16 g/molで割る。
誤り。メタンを0.5 molとして計算すると11.2 Lになるが、16 gのメタンは1 molである。
正しい。CH4の分子量は12＋1.0×4＝16なので16 gは1 mol。反応式からCO2も1 mol生じ、22.4 Lとなる。
誤り。44.8 L（2 mol）は、反応に必要な酸素O2の体積である。
誤り。67.2 L（3 mol）は、生成物のCO2とH2Oの物質量をすべて気体として合計した値である。問われているのはCO2だけである。
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論点
危険物 甲種 » 物理学及び化学 » 原子・分子・物質量（モル）と化学反応式の計算
正解
3
解説
物質量［mol］＝質量［g］÷モル質量［g/mol］で求める。CH4のモル質量は16 g/molなので16 gは1 mol。反応式の係数比 CH4：CO2＝1：1 より、CO2は1 mol生じる。標準状態で1 molの気体は22.4 Lを占めるので、22.4 Lとなる。