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水素の燃焼比

一般小学生

まとめ

水素の燃焼
水素酸素と反応して水ができる際に、反応する物質と生成する物質の質量割合が常に1:8:9となる関係

解説

水素の燃焼による水の生成は、化学反応式「2H₂ + O₂ → 2H₂O」で表されます。それぞれの分子量は水素(H₂)が2、酸素(O₂)が32、水(H₂O)が18です。この反応式に基づくと、水素2分子(質量4)と酸素1分子(質量32)が過不足なく反応し、水2分子(質量36)が生成されます。この質量の関係を最も簡単な整数比に整理すると、4:32:36 = 1:8:9となります。

これは、化合物を構成する成分元素の質量の比は常に一定であるという「定比例の法則」の代表的な例です。以下の表は、水素と炭素の燃焼における質量の比を比較したものです。

燃焼する物質 反応物1の比 反応物2の比 生成物の比
水素の燃焼 水素:1 酸素:8 水:9
炭素の燃焼 炭素:3 酸素:8 二酸化炭素:11

このように、物質の種類によって反応する質量の比が決まっており、これを利用することで、特定の量の物質から得られる生成物の量を正確に計算することが可能になります。

コラム

計算問題では、この「1:8:9」の比率を基準に考えます。例えば、水素が3gある場合、反応に必要な酸素は 3 × 8 = 24g となり、生成される水は 3 × 9 = 27g と求められます。

また、どちらかの物質が多すぎる場合は、比率に合う分だけが反応し、残りは反応せずにそのまま残ります。試験では「どちらの物質が何g残るか」という問われ方も多いため、常にこの比率を意識することが重要です。

小学生のみなさんへ

水素すいそというガスが燃えて水ができるとき、使う材料の重さには決まったルールがあります。水素すいそ酸素さんそがくっついて水になるとき、その重さの割合わりあいは、いつでも「水素:酸素:水 = 1:8:9」になります。

たとえば、水素を1g用意して全部燃やすには、酸素が8g必要です。そして、できあがる水の重さは、1たす8で9gになります。もし水素が2gなら、酸素は16g必要で、水は18gできるということですね。

このように、決まった重さの割合わりあいでしか合体できないというルールを理科では「比例ていひれ法則ほうそく」と呼びます。実験で使う材料の重さが変わっても、この「1:8:9」という魔法の数字は変わりません。

ルラスタコラム

ロケットのエンジンも、この水素と酸素の反応はんのうを利用して動いているものがあります。とても大きなパワーが出るだけでなく、出るのが「水」だけなので、地球にやさしいエネルギーとして注目されているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 水素が燃焼して水ができるとき、反応する「水素」と「酸素」の質量の比はいくらですか。
1:8
【応用】 水素と酸素が反応して水ができる際、反応に関わる物質の質量比が常に一定(1:8:9)になるのはなぜですか。
化合物を構成する成分元素の質量の比は常に一定であるという「定比例の法則」が成り立つためです。
【実践】 水素4gと酸素40gを混合して点火したとき、生成される水の質量は何gですか。また、どちらの物質が何g残りますか。
生成される水は36g。酸素が8g残る。(水素4gに対して必要な酸素は4×8=32gなので、酸素は40-32=8g余り、水は4+32=36g生成される)

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