硫黄２kgを完全燃焼させるときに必要な理論酸素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、酸素の体積は、標準状態(０℃、101.325kPa)の体積とする。
Ｓ ＋ Ｏ₂ → ＳＯ₂
正答2
解説
正解は2です。
硫黄の燃焼反応式から、必要な理論酸素量を体積で求める計算問題です。
反応式より、硫黄1kmolの燃焼には酸素1kmolが必要です。
標準状態の気体1kmolの体積は22.4m³です。
【計算】
硫黄のモル質量は32kg/kmolです。
硫黄2kgの物質量＝2kg÷32kg/kmol＝0.0625kmolです。
必要な酸素の物質量も0.0625kmolです。
理論酸素量＝0.0625kmol×22.4m³/kmol＝1.4m³です。
【選択肢別解説】
1：× 0.7m³は計算値の半分で、硫黄1kgを燃焼させる場合の値です。
2：○ 計算で求めた1.4m³と一致します。
3：× 2.8m³は計算値の2倍で、一致しません。
4：× 5.0m³は、計算で求めた1.4m³と一致しません。
5：× 10.0m³は、計算で求めた1.4m³と一致しません。
【ポイント】
硫黄1kg当たりの理論酸素量は、22.4÷32＝0.7m³です。
炭素では1kg当たり22.4÷12で約1.87m³となり、同じ考え方で求められます。
理論空気量は、理論酸素量を空気中の酸素の割合0.21で割って求めます。