ラヴォアジエの法則に関係する計算を実行することは、次のようなその宣言を実践することになります。
「自然界では、何も失われず、何も創造されず、すべてが変化します。」
化学プロセス()が行われるとき、それが密閉容器内で行われる限り、その前に存在する質量とプロセス後の質量はまったく同じです。これは、塩酸と水酸化ナトリウムから塩化ナトリウムを生成する簡単な実験で証明できます。
HCl + NaOH → NaCl + H2O
実験の前後で HCl と NaOH の質量を計算すると、まったく同じであることがわかります。したがって、次のように言えます。
反応物の質量の合計 = 生成物の質量の合計
したがって、A と B が反応物、C と D が生成物である一般的な反応では、A の質量と B の質量の合計は、C の質量と D の質量の合計と同じ結果になります。 :
A + B → C + D
m A + m B = m C + m D
アンモニアを生成する反応 (反応物は H 2と N 2で、生成物は NH 3です) を例に挙げます。これは、以下の平衡式で表されます。
3H2 + 1N2 → 2NH3
密閉容器内で 6 グラムの H 2と 28 グラムの N 2を混合すると、ラボアジエの法則を使用して NH 3の質量を決定できます。見て:
m H2 + m N2 = m NH3
6 + 28 = mNH3
34 = mNH3
反応におけるほとんどの参加者の質量がわかっている場合はいつでも、ラヴォアジエの法則を適用することでそのうちの 1 人の未知の質量を決定できます。
ラヴォアジエの法則に関係する計算の例をいくつか見てみましょう。
例 1:次のエタノール燃焼反応を想定します。
C 2 H 6 O + 3 O 2 → 2 CO 2 + 3 H 2 O
反応の化学量論によれば、10 g のエタノールは 21 g の酸素と反応し、19 g の二酸化炭素と 12 g の水を生成します。この事件は次の法律に準拠していると言えます。
a) ダルトン。
b) ボイル。
c) プルースト。
d) チャールズ。
e) ラヴォアジエ。
運動データ:
m C2H6O = 10 g
mO2 = 21g
mCO2 = 19 g
mH2O = 12g
この場合、より実践的で大衆が関係するラヴォアジエの法則を適用してみましょう。
反応物の質量の合計 = 生成物の質量の合計
m C2H6O + m O2 = m CO2 + m H2O
10 + 21 = 19 + 12
31 = 31
実行された実験はラヴォアジエの法則に従っていることに注意してください。したがって、正解は文字 e) です。
例2: 20gのプロピルアルコールと48gの酸素との反応により、24gの水と二酸化炭素が生成された。得られた二酸化炭素の質量は?
C 3 H 8 O + 9/2 O 2 → 3 CO 2 + 4 H 2 O
a) 44g。
b) 22g。
c) 61g。
d) 88g。
e) 18g。
運動データ:
m C3H8O = 20 g
mO2 = 48g
mCO2 = xg
mH2O = 24g
ラヴォアジエの法則のステートメントを適用すると、次のようになります。
反応物の質量の合計 = 生成物の質量の合計
m C3H8O + m O2 = m CO2 + m H2O
20 + 48 = x + 24
68 = x + 24
68 – 24 = ×
44 = ×
したがって、正解は文字 a) です。
例 3:次のエタノール燃焼反応を想定します。
CH 4 + 2 O 2 → 1 CO 2 + 2 H 2 O
反応の化学量論によれば、10 g のメタンは特定の質量の酸素と反応し、27.5 g の二酸化炭素と 22.5 g の水を生成します。すべての炭化水素が反応するのに必要な酸素の質量は次のようになります。
a) 12g。
b) 40g。
c) 21g。
d) 32g。
e) 64g。
運動データ:
m CH4 = 10 g
mO2 = x
mCO2 = 27.5 g
m H2O = 22.5 g
ラヴォアジエの法則のステートメントを適用すると、次のようになります。
反応物の質量の合計 = 生成物の質量の合計
m CH4 + m O2 = m CO2 + m H2O
10 + x = 27.5 + 22.5
10 + x = 50
x = 50 – 10
x = 40g
したがって、正解は文字 b) です。
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