Question

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この問題がどうしても理解出来ません。
解答解説もあるのですが、それを読んでも理解が難しいです。
分かりやすく説明ができる方がいらっしゃいましたら、回答の方お願いしたいです😢

132.炭化水素の生成■1.000mol の一酸化炭素 CO を,触媒を用いて十分な量の水素 H。
と反応させると,0.300mol のメタン CH4, 0.150mol のエタン CH6, O.050mol のプロ
パン CaHa. 0.010mol のブダン CaH1oと水 H-0,二酸化炭素 CO2が生成した。次の各間
いに答えよ。ただし,有効数字は2桁とする。
(1) CO と H2 から炭化水素 C,Hen+2 と H:O が生成する反応を化学反応式で表せ。
(2) 炭化水素の生成によって生じる水の物質量は何 mol になるか。
(3) 実際に得られた水の物質量を測定すると0.640mol であった。この量は(2) で求め
た水の物質量よりも少ない。これは次の化学反応がおこったためである。
CO + H-O → CO2 + H2
このとき発生した二酸化炭素の物質量は何 mol か。
(4) 反応せずに残っている一酸化炭素の物質量は何 mol か。
(13 九州大 改)

CaHen+2の係数を
に1として、目算法で
りの係数を決める。
132. 炭化水素の生成
C,Han+2+nH;0°
解答(1) nC0+(2n+1)H2
(2) 0.79mol (3) 0.15mol (4) 0.060mol
解説」(2) メタン CH4, エタン C2H6, プロ
パン CgHa, ブタン CH10 は,いずれも化学式
CッHen+2 で表され(n=1~4), 炭化水素とよば
れる。(1)の化学反応式の係数から,各炭化水
素が生成するときに消費される一酸化炭素 CO
と,生成する水 H:0 の物質量は等しく,生成す
る炭化水素の物質量のn倍である。したがっ
て,各炭化水素の生成に伴う物質量の変化は,表のようになる。
別解 n=1~4の炭化水素の生成を化学反応式でそれぞれ表し,消費
される一酸化炭素 CO と,生成する水 H,0 の物質量を考えてもよい。
CO[mol)
HoO lmol)
C,Hen+2 [mol)
n
-0.300
+0.300
1
CH。:0.300
-0.300
+0.300
2
CaHe :0.150
CgHg :0.050
-0.150
+0.150
3
CaHio:0.010
合計
-0.040
+0.040
4
-0.790
+0.790
の生成したCHan20
物質量を基準として、
費されるCO と生成。
る HO の物質量を考」
CH。 + H,0
CHe +2H20
n=1
CO+3H2
る。
n=2 2C0+5H2
n=3 3C0+7He
CaHe +3H0
n=4 4C0+9H2
CAH10+4H0
(3) 炭化水素の生成によって0.790mol の水 H:0 が生成するが,実際
に得られた水が0.640mol であったので, CO+H20
反応で消費された水の物質量は, 0.790mol-0.640mol=0.150mol と求
められる。化学反応式の係数から,発生する二酸化炭素 CO2の物質量は,
消費された水の物質量に等しいので, 0.150mol である。
(4)(3)の反応で消費された一酸化炭素 CO は, 化学反応式の係数から,
消費された水 H20 と同じ0.150mol である。また,炭化水素の生成で
0.790mol の一酸化炭素が消費されている。はじめの一酸化炭素が
1.000mol であったので, 反応せずに残る一酸化炭素は,
1.000 mol-0.790mol-0.150mol=0.060mol
別解(3), (4) 一酸化炭素 C0 と水 H:0 の反応における量的関係は,
次のようにまとめられる。このとき, 水素H2は過剰にあるため, 考慮
しなくてよい。
CO2+H2 の
の炭化水素の生成で生
たHO の物質量0.7%
mol と,実際に得られ
HO の物質量0.640m
の差0.150molが,この
反応で減少した H:0
物質量であり,この値を
基準に量的関係を考える
の炭化水素の生成で消費
される CO は,(2)の表が
ら0.790mol なので, こ
の時点で残っている CO
は,1.000mol-0.790mdl
CO
HO
CO2
反応前
0.210mol
0.790mol
0mol
反応した量 -0.150mol
-0.150mol
+0.150mol
反応後
0.060mol
0.640mol
0.150mol
この関係から,発生する二酸化炭素 CO2の物質量は0.150mol, 反応せ
ずに残る一酸化炭素は0.060mol とわかる。
=0.210mol である。

化学反応式 炭化水素 化学基礎 化学反応