【理論化学】もう単位で悩まない

こんにちは。いなりです。

今回は化学の単位について扱います。

いきなりですが、皆さんこの問題解けますか？

密度1.40g/mLの硫酸水溶液は質量百分率で50.0%の純硫を含む。この硫酸水溶液について水の間いに答えよ。ただし、H2SO4＝98.0とし、有効数字3桁で答えよ。

(1) この溶液のモル濃度を求めよ。
(2) この溶液の質量モル濃度を求めよ。

これは単位変換の問題です。

単位変換の問題は全ての問題に共通する鉄則が存在します。

それは、

求める値の分母＝1として、分子の量を求める

ということです。

では(1)を解きながら、解説していきます。

求める値であるモル濃度(mol/L)の分母は溶液の体積です。

よって「求める値の分母＝1とする」とは、「溶液の体積が1Lあるとする」ということです。

つまり、溶液の体積が1Lあるとした時、この溶液に含まれる硫酸のmolを求めればよいことになります。

まず、この溶液の密度が1.40g/mLであるため、溶液が1L(＝1000mL)ある時、その溶液の質量は1.40g/mL × 1000mL ＝ 1400gであることがわかります。

次に、溶液の質量パーセント濃度が50%であるため、その溶液(硫酸＋水)のうち、溶質(硫酸)の質量は1400g × 50/100 ＝ 700gであることがわかります。

したがって、溶質(硫酸)の質量700gを硫酸の分子量98で割ると硫酸のmolが求まります。

よって、求める値は　700 ÷ 98 = 7.14mol/L  となります。

同じように(2)も解きましょう。

求める値である質量モル濃度(mol/kg)の分母は溶媒の質量です。

注意するべきなのは、分母を溶液の質量としないことです。

ただし、分母の単位がなんであろうと

求める値の分母＝1として、分子の量を求める

という鉄則は変わりません。

ここで「求める値の分母＝1とする」とは、「溶媒(水)の質量が1kgあるとする」ということです。

つまり、溶媒(水)の質量が1kgあるとした時、この溶液に含まれる硫酸のmolを求めればよいことになります。

まず、この溶液の質量パーセント濃度が50％であることから、この溶液に含まれているその溶媒(水)の質量と溶質(硫酸)の質量は等しいことが分かります。

今溶媒(水)の質量が1kgあるとしているため、この溶液中の溶質(硫酸)の質量は1kg(＝1000)あることになり、これを硫酸の分子量98で割ると硫酸のmolが求まります。

よって、求める値は　1000g ÷ 98 ＝ 10.2mol/kg  となります。

どうでしょうか。

単位変換の問題は全て

求める値の分母＝1として、分子の量を求める

に従えば解けることを理解していただけたと思います。

最後まで読んでいただき、ありがとうございます😭

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いなり。