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炭素の燃焼比

一般小学生

まとめ

炭素の燃焼
炭素が完全燃焼して二酸化炭素発生する際の、炭素・酸素・二酸化炭素の質量の比が3:8:11となる関係

解説

炭素が燃焼して二酸化炭素ができる化学反応は、化学反応式「C + O₂ → CO₂」で表されます。この反応に関わる各物質の質量を原子量(C=12, O=16)に基づいて考えると、炭素原子1個の質量は12、酸素分子1個の質量は32(16×2)、二酸化炭素分子1個の質量は44(12+32)となります。

これらの質量の比「12:32:44」を最も簡単な整数比に整理すると「3:8:11」が導かれます。これは「定比例の法則」により、反応する物質の質量が常に一定の割合になるためです。以下の表は、代表的な燃焼反応における質量の比をまとめたものです。

反応の種類 反応物(質量比 生成物(質量比) 質量比のまとめ
炭素の燃焼 炭素(3)・酸素(8) 二酸化炭素(11) 3:8:11
水素の燃焼 水素(1)・酸素(8) 水(9) 1:8:9
コラム

炭素の燃焼比を利用すると、計算によって必要な酸素量や生成量を予測できます。例えば、炭素3gを完全燃焼させるには酸素8gが必要で、11gの二酸化炭素が生成されます。もし炭素が6gであれば、比率を2倍にして酸素16g、二酸化炭素22gと算出できます。

なお、酸素が不十分な状態で燃焼すると「不完全燃焼」が起こり、一酸化炭素が発生します。この場合の質量比は「炭素:酸素:一酸化炭素 = 3:4:7」となり、完全燃焼時とは異なる比率になるため、問題文の条件をよく確認することが重要です。

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