炭素２kgを完全燃焼させるときに必要な理論酸素量の値に最も近いものは、(１)～(５)のうちどれか。
なお、炭素が完全燃焼して二酸化炭素になる反応式は次のとおりである。
また酸素の体積は、標準状態(０℃、101.325kPa)の体積とする。
Ｃ ＋ Ｏ₂ → ＣＯ₂
正答1
解説
正解は1です。
炭素1kmol（12kg）は、酸素1kmolと反応して二酸化炭素1kmolになります。
標準状態（0℃、101.325kPa）では、気体1kmolの体積は22.4m³です。
【計算】
反応式から、炭素12kgを完全燃焼させるのに必要な酸素は22.4m³です。
炭素1kg当たりの理論酸素量＝22.4÷12≒1.867m³/kg
炭素2kgの理論酸素量＝1.867×2≒3.73m³
【選択肢別解説】
1：○ 計算値の約3.73m³に最も近い値です。
2：× 11.2m³は気体0.5kmol分の体積で、炭素2kg（約0.167kmol）に必要な酸素量ではありません。
3：× 17.8m³は、理論酸素量を空気中の酸素の割合0.21で割った理論空気量（3.73÷0.21≒17.8m³）です。
問われているのは酸素量なので誤りです。
4：× 22.4m³は、炭素12kg（1kmol）を燃やすときの酸素量です。
炭素2kgの量ではありません。
5：× 53.4m³は、計算値の約3.73m³と大きく異なり、誤りです。
【ポイント】
炭素1kgの理論酸素量は約1.87m³、理論空気量は約8.89m³です。
「理論酸素量÷0.21＝理論空気量」の関係を使うと、選択肢3が理論空気量だと見抜けます。