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溶液の濃度について?!計算の仕方を覚えよう(モル濃度、質量%濃度)

投稿日:7月 19, 2020 更新日:

今回は濃度の表し方について解説していくにゃ。化学基礎の計算問題でよく問われる所だからしっかり勉強することが大事だにゃ。演習問題を多く出題するにゃ。

・濃度とは?

 まず食塩水は水に食塩を加えてつくることができます。これは液体である水に食塩を溶かしています。この液体に溶けている物質を溶質溶かしている液体を溶媒といいます。上の場合、食塩が溶質で水が溶媒です。こういった溶質が溶けてできた液体を溶液といいます。また溶媒が水の場合は水溶液と呼びます。

濃度の表し方に質量パーセント濃度やモル濃度がつかわれていうにゃ。次から説明していくにゃ。

・質量パーセント濃度とは?

 質量パーセント濃度は溶液の質量に対する溶質の質量の割合をパーセント濃度で表した濃度です。

質量パーセント濃度[%]=溶質の質量[g] ÷ 溶液の質量[g] ×100

という式を用いて求めることができます。具体的に求めてみましょう。水が70(g)、食塩が30(g)あったとします。これは溶質の質量が食塩なので30(g)、溶液の質量は溶質と溶媒を合わせた質量なので70(g)+30(g)よって

質量パーセント濃度[%]=30[g] ÷ 70(g)+30(g) ×100 =30%となります。質量パーセント濃度は溶液の質量を求める必要があると覚えておきましょう。

・モル濃度とは?

溶液1L中に溶けている溶質の量を物質量[mol]で表したのがモル濃度です。

モル濃度[mol/L]=溶質の部室量[mol] ÷ 溶液の体積[L]

という式を用いてモル濃度を求めることができます。このモル濃度と質量パーセント濃度の式の違いはモル濃度は物質量[mol]をもとめる必要があるということです。

まとめ

  • 溶質と溶媒 液体に溶けている物質を溶質、物質を溶かしているものを溶媒という。
  • 溶液 溶質が溶媒にとけたもの。溶媒が水のときは水溶液である。
  • 質量パーセント濃度 濃度は溶液の質量に対する溶質の質量の割合をパーセント濃度で表した濃度。質量パーセント濃度[%]=溶質の質量[g] ÷ 溶液の質量[g] ×100
  • モル濃度 溶液1L中に溶けている溶質の量を物質量[mol]で表したもの。モル濃度[mol/L]=溶質の部室量[mol] ÷ 溶液の体積[L]

・演習問題

問題1.次の問いに答えよ。(原子量はCa=40、Cl=35.5、H=1)

(1)塩化カルシウム22.2gを水に溶かして500mlの溶液にした。この水溶液のモル濃度を求めよ。

(2)10mol/L塩化カルシウム水溶液100ml中に含まれる塩化カルシウムの質量は何gか?

モル濃度を問われた場合は物質量(mol)をまずもとめることが大事だから…

解答(1)CaCl2のモル質量は40+35.5×2=111g/molなのでCaCl2の物質量は22.2÷111=0.2molである。溶液は500ml=0.5Lなので溶液のモル濃度は0.2÷0.5=0.4mol/Lと答えがでる。

解答(2)まずCaCl2の溶質の物質量をもとめる必要がある。溶質の物質量は溶質の物質量=モル濃度×溶液の体積で求めることができるので10mol/L×0.1L(100ml)=1molである。CaCl2のモル質量は111g/molなので111×1=111gと答えが出る。

問題2.次の問いに答えよ。

(1)エタノールC2H5OH(分子量46)を230gを水に溶かして800mlとした。この水溶液の濃度は何mol/Lか?

(250mol/L塩酸1500ml中に含まれる塩化水素の質量は何gか?

問題2と同じように考えていけばよいにゃ!

解答(1)エタノールの物質量は230g÷46g/mol=5.0molとなる。溶液は800ml=0.8Lなので溶液のモル濃度は5.0mol÷0.8L=6.25mol/Lと答えがでる。

解答(2)まず塩酸の溶質の物質量をもとめる必要がある。溶質の物質量は溶質の物質量=モル濃度×溶液の体積で求めることができるので50mol/L×1.5L(1500ml)=75molである。塩酸のモル質量は36.5g/molなので75mol×36.5g/mol=2737.5gと答えがでる。

次の問題は少し難しいけどしっかり単位に着目すれば大丈夫だにゃ!

問題3. 98%の硫酸水溶液は密度が1.96g/cm3である。この水溶液のモル濃度を求めよ。(H2SO4=98)

解答.まず密度の単位を変更するとよいです。単位はg/cm3からg/mlと変更できます。次にもとめる値の単位に着目します。今回はモル濃度をもとめる問題なので溶液1Lあたりにとけている溶質の物質量を求めるということです。溶液1Lは1000mlなので1000ml×1.96g/ml=1960gと水溶液の質量を求めることができました。98%の硫酸水溶液は100gあたりに98gの硫酸がとけているということです。よって1960g×(98÷100)=1920.8gの硫酸が水にとけていることになります。硫酸1920.8gの物質量はモル質量がは98g/molなので1920.8g÷98g/mol=19.6molです。よってモル濃度は19.6mol/Lと答えがでます。

計算問題はしっかり順をおって求めていくことが大切。単位に着目して何を求められているのか考えることが大切だにゃ。しっかり計算問題はなれていこう。

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