水溶液の濃度（質量パーセント濃度）：公式と求め方 - The Calcium
『濃度』3種類の意味と扱いかた、教えます <この記事の内容>:高校理論化学の「溶液」分野をはじめとして、化学の様々な計算問題であらわれる『3種類の濃度』の意味と計算法を解説します。 さらに、苦手な人が多い ・【mol濃度⇄質量パーセント濃度⇄質量モル濃度】の相互変換や、 ・密度との関係を理解して、 "自由自在にあやつれる"ようにするために大切な、「単位」の考え方まで紹介しています。 具体例(解説・練習用問題付き) 濃度は単位に注目せよ!~3種類を攻略~ これから濃度を見ていきますが、兎にも角にも【単位】に注意することが一番大切です。 さらに言うと、単位がヒントになる事も少なくないです。 用語・単位の復習と整理 この3つは、『溶液』・『溶媒』・『溶質』のいずれが分子・分母にくるのかが大変重要です。 『溶質』:「溶媒」に溶ける物質のこと。(ex:\(CaCl_{2}\)水溶液における"塩化カルシウム") 『溶媒』:「溶質」が溶ける液体のこと。(ex:\(CaCl_{2}\)水溶液における"水") 『溶液』:「溶媒」と「溶質」を合わせたもの。(ex:\(CaCl_{2}\)水溶液"全体") (*:以下の例題では、式量・原子量を:Ca=40、Cl=35. 5、H=1、O=16、Na=23、とする。) モル濃度とは まず初めはモル濃度から解説していきます。 単位:mol/L 「"mol"濃度」の言葉通り、以下のような式で求める事ができ、その単位は(mol/L)となります。 $$\frac{溶質の物質量(mol)}{溶液の体積(L)}$$ 以下のイメージのように分子は『溶質』、 分母は『溶液』 であることに気をつけて覚えましょう。 (後で登場する 『質量mol濃度』と混同しがち になります。要注意!) 例題1 塩化カルシウム\(CaCl_{2}\) 333(g)を溶媒にとかして4Lの溶液を作った。この時のモル濃度を求めよ。 解説1 まず塩化カルシウムの物質量(mol)は、塩化カルシウム\(CaCl_{2}\)の質量 333 (g)÷式量 111 (g/mol)=3(mol)・・・(一) 体積は問題文ですでに4(L)と与えられているので、 結局\(\frac{3(mol)}{4(L)}\) よって、モル濃度は $$7. 5\times 10^{-1}(mol/L)$$ シンプルですね!
質量パーセント濃度の求め方！｢溶液｣｢溶質｣｢溶媒｣の理解が勉強のポイント！
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8g/cm 3 )のモル濃度は何mol/Lか。 ① 溶液1Lの質量を求める 1L=1000cm 3 であり、 溶液1Lの質量は1000×密度で求められる ので、 1000×[ 1. 8]=[ 1800g] ② 溶質の質量を求める ①で求めた溶液の質量は1800gであり、そのうち98%が溶質(この問題の場合は硫酸)です。 溶質の質量は、 ①で求めた溶液の質量×パーセント濃度/100 で求められるので、<数式の挿入> [ 1800]×[ 98]/100=[ 1764g] <数式の挿入> ③ 濃度を求める この例題では、モル濃度を求めます。 モル濃度は、 溶液1L に溶けている溶質の物質量(mol)で表した濃度です。 ②で求めた溶質の質量は、溶液1Lに溶けている溶質の質量です。これを物質量(mol)に直せば、答えが出ます。 物質量(mol)に直すのに必要なのが、硫酸H 2 SO 4 の分子量です。 H 2 SO 4 の分子量は98です。 物質量(mol)は、 ②で求めた溶質の質量÷分子量で求められる ので、 [ 1764]÷[ 98]=[ 18mol/L] これより、求めるモル濃度は18mol/Lとなります。 モル濃度 から 質量パーセント濃度 を求める場合 例題:12. 0mol/Lの濃塩酸(密度1. 20g/cm 3 )の質量パーセント濃度を求めなさい。 ① 溶液1Lの質量を求める 先ほどと方法は同じです。 溶液1Lの質量は1000×密度で求められる ので、 1000×[ 1. 20]=[ 1200g] ② 溶質の質量を求める ここから、(1)の場合と方法が異なります。 溶液に溶けている溶質(この問題の場合は塩酸)は12. 0molであり、これをgに直す必要があります。 物質量(mol)に分子量をかけることで、gに直すことができます。 HClの分子量は36. 5であり、 溶質の質量は モル濃度×分子量で求められるので、 [ 12]×[ 36. 5]=[ 438g] ③ 濃度を求める パーセント濃度は、溶質の質量÷溶液の質量×100です。<数式の挿入> ②で求めた溶質の質量 ÷ ①で求めた溶液の質量 ×100で求められるので、<数式の挿入> [ 438]÷[ 1200]×100=[ 36. 5%] <数式の挿入> これより、求める質量パーセント濃度は36. 5%となります。 確認問題 大まかな計算の手順①②③を元に、実際に問題を解いてみましょう。 いきなりノーヒントで解くのは難しい、という方もいらっしゃると思いますので、穴埋め形式にしました。 例えば、空欄[(2)]となっている箇所など、同じ番号の所には、同じ数値が入ります。 質量パーセント濃度 から モル濃度 を求める場合 問題:質量パーセント濃度が40%の水酸化ナトリウム水溶液(密度1.