危険物取扱者乙4 ０℃、１気圧（１．０１３×１０^５Ｐａ）３．０Ｌの一酸化炭素と６．０Ｌの酸素を混合して完全燃焼させた。

Question

危険物取扱者乙4 ０℃、１気圧（１．０１３×１０^５Ｐａ）３．０Ｌの一酸化炭素と６．０Ｌの酸素を混合して完全燃焼させた。このとき反応した酸素の体積と反応後の気体の体積として、次の組合せのうち正しいものはどれか。
ただし、気体の体積は、０℃、１気圧（１．０１３×１０^５Ｐａ）として計算すること。
反応した酸素の体積 反応後の気体の体積
１ １．５Ｌ ４．５Ｌ
２ １．５Ｌ ７．５Ｌ
３ １．５Ｌ ９．０Ｌ
４ ３．０Ｌ ４．５Ｌ
５ ３．０Ｌ ７．５Ｌ このような問題ですが答えになる理由を知りたいです。よろしくお願いいたします。

Answer 1

一酸化炭素の完全燃焼の化学反応式は
2CO + O₂ → 2CO₂

1molは0℃1気圧で、22.4ℓの気体となる。
化学反応式より一酸化炭素と酸素は2:1のモル比で反応（燃焼）し、2モルの二酸化炭素が発生する。
よって、44.8ℓの一酸化炭素の完全燃焼には22.4ℓの酸素が必要となり、44.8ℓの二酸化炭素が発生する。
今、一酸化炭素は3ℓあるので、完全燃焼には1.5ℓの酸素が反応し、3ℓの二酸化炭素が発生する。
また、酸素はもともと6ℓあり、1.5ℓなくなったので4.5ℓ残っている。
したがって反応後の体積は、3ℓの二酸化炭素と4.5ℓの酸素で7.5ℓとなる。