メタンガス5㎥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。…

燃料及び燃焼に関する知識 第27問

メタンガス5㎥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、気体の体積は、標準状態(0℃、101.325kPa)の体積とする。CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O

正答 (3)
正答は (3)。約48.0㎥です。 反応式のとおり、メタン1に対して酸素2が要ります。気体どうしの反応では、体積の比がそのまま係数の比になります。 【必要な酸素の量】 CH₄ + 2O2 → CO₂ + 2H2O メタン5㎥ に対して、酸素は 5 × 2 = 10㎥ 【理論空気量】 空気中の酸素は21%なので10 ÷ 0.21 ≒ 47.6㎥ → 約48.0㎥ 【体積の比がそのまま使えるわけ】 標準状態では、どの気体も1kmolが22.4㎥を占める 気体の種類によらず同じ体積を占めるので、物質量の比=体積の比になります。質量に直す手間が要りません。
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【0.21で割るわけ】 空気のうち酸素は5分の1ほどしかない 必要な酸素を得るには、その5倍近い量の空気を送らなければなりません。 【外れた答えの読み方】 (1) 10.0㎥  酸素量のまま止まり、空気に直していない (5) 112.0㎥ 22.4を掛けるなど、体積へ直す手順を重ねて掛けた形 メタンはすでに体積で与えられているので、22.4を持ち出す場面はありません。

出典:一級ボイラー技士 2024年上半期実施分(2024年10月掲載/公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題)出典元ページ

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