硫黄16kg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、硫黄が完全燃焼して二酸化硫黄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。
S + O₂ → SO₂
正答3
解説
正解は3です。
硫黄の燃焼反応式から、必要な酸素量と理論空気量を求める計算問題です。
問題の反応式から、硫黄1molは酸素1molと反応して二酸化硫黄1molになります。
【計算】
硫黄の原子量は32なので、硫黄1kmol（32kg）の燃焼に酸素1kmolが必要です。
標準状態の気体1kmolの体積は22.4m³です。
硫黄16kgは 16 ÷ 32 ＝ 0.5kmol です。
必要な酸素量は 0.5 × 22.4 ＝ 11.2m³ です。
空気中の酸素は体積で21%なので、理論空気量は 11.2 ÷ 0.21 ≒ 53.3m³ です。
【選択肢別解説】
1：× 22.4m³は、硫黄32kg（1kmol）の燃焼に必要な酸素量です。
2：× 35.6m³は計算結果と一致しない値です。
3：○ 計算結果の約53.3m³に一致します。
4：× 106.7m³は、硫黄32kgの燃焼に必要な理論空気量で、本問の2倍です。
5：× 213.3m³は、本問の4倍にあたる値です。
【ポイント】
理論空気量は「理論酸素量 ÷ 0.21」で求めます。
硫黄の原子量32と、1kmolの気体が22.4m³であることを使えば、すぐに計算できます。