はじめに

今回は、化学の基本法則の1つである「気体反応の法則」について学習していく。入試でも頻出の法則なので、この機会にしっかり理解してよう!


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気体反応の法則

気体反応の法則とは「気体同士が反応したり、反応によって気体が生成する時、それらの気体の体積の間には簡単な整数比が成り立つ」という法則である。

例として、①水素と窒素によるアンモニアの生成反応、②一酸化炭素と酸素による二酸化炭素の生成反応、③水素と塩素による塩化水素の生成反応を見ていこう。

①水素と窒素によるアンモニアの生成反応

水素と窒素を反応させるとアンモニアが生成する。

この時、水素、窒素、アンモニアの3つの気体の間には次のようなmol比が成り立つ。

mol比は、化学反応式の係数の比と一緒になるんだったね!

ここで、アボガドロの法則とは?定義の確認からmol計算、気体計算との関連まで!!でやったように、標準状態では気体1molあたりの体積が22.4(L/mol)であることを考えると…


このようになる。

各気体の体積(L)が簡単な整数比になっているのがわかるよね!(3:1:2

②一酸化炭素と酸素による二酸化炭素の生成反応

一酸化炭素と酸素が反応すると二酸化炭素が生成する。

この時、一酸化炭素、酸素、二酸化炭素の3つの気体の間には次のようなmol比が成り立つ。

先ほどと同じように、標準状態では気体1molあたりの体積が22.4(L/mol)であることを考慮すると…

このようになり、各気体の体積(L)が簡単な整数比(2:1:2)になっていることが理解できる。

③水素と塩素による塩化水素の生成反応

しつこいかもしれないが、もう1つ反応例を確認しておこう。

水素と塩素を反応させると塩化水素が生成する。

この時、水素、塩素、塩化水素の3つの気体の間には次のようなmol比が成り立つ。

さっきからやっているように、標準状態では気体1molあたりの体積が22.4(L/mol)であることを考慮すると…

このようになり、各気体の体積(L)が簡単な整数比(1:1:2)になっていることが理解できる。

気体反応の法則の発見者・発見年

気体反応の法則の発見者はゲーリュサック、発見した年は1808年である。

これらは入試に頻出なのでしっかり覚えておこう!(覚えておくだけで点になるよ!)


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演習問題

問1

気体反応の法則とは何か、説明せよ。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:下記参照

気体反応の法則とは「気体同士が反応したり、反応によって気体が生成する時、それらの気体の体積の間には簡単な整数比が成り立つ」という法則である。

問2

気体反応の法則の発見者、及び発見した年を述べよ。

【問2】解答/解説:タップで表示
解答:ゲーリュサック/1808年

気体反応の法則の発見者はゲーリュサック、発見した年は1808年である。

問3

67.2Lの水素と22.4Lの窒素を反応させた時、出てきた気体は44.8Lであった。この時出てきた気体の名称は何か。また、20.16Lの水素と6.72Lの窒素を反応させた時に出てくる気体は何Lか。

【問3】解答/解説:タップで表示
解答:アンモニア/13.44L

水素と窒素を反応させて出てくる気体はアンモニアである。
また、20.16Lの水素と6.72Lの窒素を反応させた時に出てくるアンモニアの体積(Aとする)は次のように求める。

67.2:44.8 = 20.16:A
よって、A=13.44(L)

水素の体積とアンモニアの体積で比をとって計算しているんだね!ちなみに、窒素の体積とアンモニアの体積でやっても同じように求めることができる。

22.4:44.8 = 6.72:A
よって、A=13.44(L)

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関連:基本法則は、全部で5つ。

化学の基本法則は気体反応の法則以外にあと4種類存在する。覚えていれば点が取れることが多い分野なので、他の法則も必ず頭に入れておこう。

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