メタンガス2㎥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、体積は、標準状態の体積とする。
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
正答5
解説
正解は5です。
燃焼の反応式から、必要な酸素量と理論空気量を求める計算問題です。
理論空気量は、完全燃焼に必要な最小限の空気量です。
【計算】
反応式 CH₄ ＋ 2O₂ ＝ CO₂ ＋ 2H₂O より、メタン1m³の完全燃焼には酸素2m³が必要です。
メタン2m³に必要な酸素は、2 × 2 ＝ 4m³です。
空気中の酸素の体積割合は約21％です。
理論空気量 ＝ 4 ÷ 0.21 ≒ 19.0m³となります。
【選択肢別解説】
1：× 4.0m³は必要な酸素の量であり、空気の量ではありません。
2：× 5.0m³は理論空気量の19.0m³より少なすぎます。
3：× 10.0m³も理論空気量の19.0m³に足りません。
4：× 16.0m³も理論空気量の19.0m³に届きません。
5：○ 計算結果の約19.0m³と一致します。
【ポイント】
気体燃料では、反応式の係数の比がそのまま体積の比になります。
酸素量を0.21で割ると空気量になる、という手順を覚えておきましょう。