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気体の状態方程式より、燃焼に用いた酸素の物質量は
(1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R (R : 気体定数)
ここで、黒鉛の物質量をaとおく。酸素が黒鉛を完全燃焼するのに十分な量であったことから、
a<< (1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R となり、
生じる気体は二酸化炭素のみとなる。
それらを踏まえて、炭素の燃焼反応式より二酸化炭素の物質量はa、そして、残った酸素の物質量は
{(1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R}-a
となる。
よって、反応後の気体全体の物質量は
O2 CO2
{(1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R}-a + a
= (1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R
となる。
さらに反応後の圧力を1.00×10^5Pa、温度を127℃(400K)にすると、体積Vは状態方程式より、
1.0×10^5 Pa V = ((1.0×10^5 Pa×10 L)/300K R)
× R × 400K
V= 13.3 L つまり、①である。
回答ありがとうございました!