メタンガス５㎥を完全燃焼させるときに必要な理論空気量の値に最も近いものは、(１)～(５)のうちどれか。
なお、メタンが完全燃焼して二酸化炭素と水になる反応式は次のとおりである。
また、気体の体積は、標準状態(０℃、101.325kPa)の体積とする。
ＣＨ₄ ＋ ２Ｏ₂ → ＣＯ₂ ＋ ２Ｈ₂Ｏ
正答3
解説
正解は3です。
燃焼の反応式から必要な酸素量を求め、空気中の酸素の割合で割って理論空気量を求める計算問題です。
【計算】
反応式より、メタン1分子は酸素2分子と反応します。
気体の体積比は分子数の比に等しいので、メタン1㎥の完全燃焼には酸素2㎥が必要です。
メタン5㎥に必要な理論酸素量は、5×2＝10㎥です。
空気中の酸素は体積で21％なので、理論空気量＝理論酸素量÷0.21です。
理論空気量は、10÷0.21≒47.6㎥です。
選択肢で最も近いのは48.0㎥です。
【選択肢別解説】
1：× 10.0㎥は理論酸素量で、空気量に換算していないため誤りです。
2：× 22.0㎥は、計算値の約47.6㎥と大きく異なります。
3：○ 計算値の約47.6㎥に最も近く、これが正答です。
4：× 60.0㎥は、計算値より大きすぎます。
5：× 112.0㎥は、計算値の2倍以上で、該当しません。
【ポイント】
理論空気量は「理論酸素量÷0.21」で求めます。
理論酸素量のまま答える誤りと、0.21を掛けてしまう誤りに注意します。