0.10 mol/Lの硫化水素水20 mLに、標準状態で11.2 mLの二酸化硫黄の気体を吹き込んだときに生成する硫黄の質量を、有効数字2桁で求める問題です。

1. 問題の内容

0.10 mol/Lの硫化水素水20 mLに、標準状態で11.2 mLの二酸化硫黄の気体を吹き込んだときに生成する硫黄の質量を、有効数字2桁で求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、反応式を立てます。硫化水素と二酸化硫黄の反応は以下のようになります。

$2H_2S + SO_2 \rightarrow 3S + 2H_2O$

次に、それぞれの物質の物質量を計算します。

硫化水素の物質量は、濃度と体積から求められます。

$0.10 \, \text{mol/L} \times 0.020 \, \text{L} = 0.0020 \, \text{mol}$

二酸化硫黄の物質量は、標準状態における体積から求められます。標準状態では、1 molの気体が22.4 Lを占めるので、

$\frac{11.2 \times 10^{-3} \, \text{L}}{22.4 \, \text{L/mol}} = 0.00050 \, \text{mol}$

反応式から、硫化水素2 molと二酸化硫黄1 molが反応して、硫黄3 molが生成することがわかります。

硫化水素と二酸化硫黄の物質量の比を考えると、

$\frac{0.0020 \, \text{mol}}{0.00050 \, \text{mol}} = 4$

となり、硫化水素は二酸化硫黄に対して過剰に存在することがわかります。したがって、二酸化硫黄がすべて反応すると仮定して計算を進めます。

二酸化硫黄0.00050 molがすべて反応すると、硫黄は

$0.00050 \, \text{mol} \times 3 = 0.0015 \, \text{mol}$

生成します。

硫黄のモル質量は32 g/molなので、生成する硫黄の質量は、

$0.0015 \, \text{mol} \times 32 \, \text{g/mol} = 0.048 \, \text{g}$

3. 最終的な答え

0. 048 g