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高校基礎Chapter 138

化学反応式と量的計算

係数はmol比。それがわかれば「何gから何gできるか」が全部計算できる。

#化学反応式#量的計算#モル比#係数

つまり「係数 = mol比」だけ覚えれば全部解ける

2H2+O22H2O2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}

これは「H₂ 2mol と O₂ 1mol から H₂O 2mol ができる」という意味。


計算の3ステップ

① mol に変換(質量なら÷モル質量、体積なら÷22.4)

② 係数比でmolを換算

③ 求める量に変換


計算例

H₂ 4.0g から生成する H₂O の質量は?(H=1、O=16)

n(H2)=4.02.0=2.0moln(\text{H}_2) = \frac{4.0}{2.0} = 2.0 \, \text{mol}

係数比 H₂:H₂O = 2:2 = 1:1 なので

n(HO)=2.0moln(\text{H}_\text{O}) = 2.0 \, \text{mol}

m(H2O)=2.0×18=36gm(\text{H}_2\text{O}) = 2.0 \times 18 = \boxed{36 \, \text{g}}


過不足がある問題

どちらかが余る → **少ない方(限界試薬)**に合わせて計算

H₂ 3mol と O₂ 1mol を反応させると?

O₂ 1mol を使い切るには H₂ 2mol 必要(H₂ は 1mol 余る)

→ O₂ が限界試薬 → H₂O = 2mol


💡豆知識

アンモニア(NH₃)の工業的合成では1回の反応で転化率が約15%しかない(平衡の制約)。それでも毎年1億トン以上製造できるのは、未反応のガスを繰り返し循環させるため。mol を使った量的計算なしに、このような大規模工業プロセスの設計は不可能だ。

よく間違えるところ

限界試薬の計算で最も多い間違い:「量が多い方」を基準に計算してしまう。必ず「少ない方(限界試薬)」で計算する。H₂ 3mol と O₂ 1mol なら、O₂ が限界試薬。H₂ は 2mol 消費されて 1mol 残る。

重要ポイント

まとめ

  • 係数 = mol比(粒子数の比)
  • 手順:mol変換 → 係数比で換算 → 量に変換
  • 過不足あり → **少ない方(限界試薬)**を基準に
  • 分子量に g をつけるとモル質量(g/mol)になる

まとめ

  • 係数 = mol比(粒子数の比)
  • 手順:mol変換 → 係数比で換算 → 量に変換
  • 過不足あり → 少ない方を基準に計算
  • 分子量に g をつけるとモル質量(g/mol)になる

// quiz

確認問題

Q1.2H₂ + O₂ → 2H₂O の係数が示すことは?

Q2.H₂ 4.0g(M=2)から生成するH₂Oは何molか?

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反応速度と活性化エネルギー

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