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化学基礎実験_実験NOTE

「動 画」実践記録

No.4   解説のみ

「表 題」

マグネシウムと酸の反応により発生する気体(水素)量の測定

「目 的」

マグネシウムと塩酸の反応により発生する水素の量を捉えるとこで、化学反応の前後において、質量の総和に変化がないこと、化学反応式の示す物質量の関係が保たれることを確認する。

「概 説」

1.質量の総和は保たれる:化学反応の前後では、その質量の総和が保たれる(ラボアジェの[ 質量 ]保存の法則)。マグネシウムと塩酸との反応においては、塩化マグネシウムと水素が生成するが、反応の前後でその質量の総和は保たれる。

Mg + 2HCl → MgCl2 + [ H2 ]↑

これを物質量で捉えなおすと、1molのマグネシウムと2 molの塩化水素が反応して、1 molの塩化マグネシウムと1 molの水素が発生することになる。原子間の[   ]が再構成されても、原子単位での質量に変化はない。

2.発生する水素量の測定:反応物がすべて生成物に変化したと考えて得られる理論的な数値が計算値である。例えば、1 molのマグネシウム(24.3g)からは、1 molの水素4 L(標準状態)が得られることになる。実験では、水素を水上置換で気体として得て、その時の気圧P、水素の体積V、絶対温度T、気体定数Rから物質量n(=m/M)が求まる。

気体の状態方程式:   pV = nRT    

3.実際にはマグネシウムの純度や反応効率、発生した水素の純度(水蒸気の影響)なども影響して、計算値通りにはいかない。特に、水素を水上置換で捕集するので、水蒸気圧の影響を補正しなければならない。外部の気圧(大気圧 PO )と水蒸気圧( PH2O )、水素の圧力( PH2 )との関係は次の通りである。

 P0 = PH2 + PH2O       


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