化学反応式と量的関係
化学反応式は「化学の方程式」です。係数が示す比から、反応する物質の量を計算できます。
基本知識
化学反応式は反応物を左辺、生成物を右辺に書き、両辺の原子の種類と数を一致させます(質量保存の法則)。例:2H2 + O2 → 2H2O
この反応式は次のように読みます: 「H2 2 個と O2 1 個 (= 2 mol と 1 mol) が反応して H2O 2 個 (= 2 mol) ができる」。
係数は物質量 (mol) の比を表します。これを利用して、ある物質の量から別の物質の量を求められます。気体どうしなら、同温同圧で体積の比にも当てはまります。
📘 重要用語
化学反応式（反応の前後の物質を化学式で表した式）
係数（各物質の前の数字。物質量の比を表す。1 は省略）
質量保存の法則（反応の前後で物質全体の質量は変化しない。ラボアジエ）
反応物・生成物（左辺＝反応物、右辺＝生成物）
量的関係（係数比 = 物質量比 = 気体なら体積比）
化学反応式（反応の前後の物質を化学式で表した式）
係数（各物質の前の数字。物質量の比を表す。1 は省略）
質量保存の法則（反応の前後で物質全体の質量は変化しない。ラボアジエ）
反応物・生成物（左辺＝反応物、右辺＝生成物）
量的関係（係数比 = 物質量比 = 気体なら体積比）
深掘り (背景・意義)
反応式の係数は、原子の組み換えの個数比を表しています。原子は反応の前後で消えたり新たに生まれたりしないため、両辺で原子の数を合わせる係数合わせが必要です。
反応式の代表例:
・メタンの燃焼: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
・炭酸カルシウムの分解: CaCO3 → CaO + CO2
・鉄の燃焼: 3Fe + 2O2 → Fe3O4
反応式が書ければ、係数を mol 比として、質量・体積・分子数のいずれにも換算できます。化学計算の中心テクニックです。
💡 ポイント
- 化学反応式は両辺の原子数を一致させる
- 係数 = 物質量 (mol) の比
- 気体どうしなら係数比 = 体積比 (同温同圧)
- 係数 1 は書かない
- 燃焼の例:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O - 分解の例:
2H2O2 → 2H2O + O2 - 質量保存の法則(ラボアジエ)
注意点 (混同しやすい)
① 係数比 = 物質量比だが、質量比とは違う。質量比はモル質量を掛けてから比べる。② 気体の体積比は同温同圧の気体どうしのみ。固体・液体には適用できない。③ 下付き(H2O の 2)と係数(2H2O の前の 2)を区別。下付きを勝手に変えてはいけない。④ 係数は最簡整数比で書く (分数や倍数にしない)。
練習
__ H2 + __ O2 → __ H2Oの係数を答えなさい。- メタン CH4 1 mol が完全燃焼するとき、必要な O2 の物質量と発生する CO2 の物質量を答えなさい。
- 標準状態で H2 が 11.2 L 反応するとき、生じる H2O は何 mol か。