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凝固点降下 の原理はわからないけど、とりあえず公式を丸暗記する受験生の方は多いはず。 原理がわかっていないと、公式以外の問題が出てきたとき、対応するのは難しいですよね。 今回は 凝固点降下 の原理を、公式の導き方を踏まえて徹底解説 していきたいと思います。 公式を丸暗記するのではなく、考えて式を作れるようになります よ。 ☆ 凝固点降下 とは 凝固点降下 とは、 純粋な溶媒よりも希薄溶液の方が凝固点が低くなる現象 のことをいいます。 なんだか定義を聞くと難しいような感じがしますが、要は 何も溶けていない溶媒よりも、何かが溶けている溶液の方が凝固点が低くなってしまう 、ということです。 水よりも食塩水の方が凝固点は低くなるのですね。 ちなみに、 凝固点降下 は 希薄溶液の性質の1種 です。 希薄溶液とは、濃度が薄い溶液という認識で大丈夫です。 希薄溶液の性質は大きく分けて、 ① 蒸気圧降下/沸点上昇 ② 凝固点降下 ③ 浸透圧 の3つがあります。 これらの3つは共通テストで、正誤判定問題として同時に出題されることがとても多い ので、まとめて勉強するのがおすすめです。 沸点上昇、浸透圧の記事はこちら (後日アップ予定!)
91gなので、これが1L(=1000cm3)あれば、何gになるかわかりますか? そのうちの50%がエタノールの質量です。 含まれるエタノールの質量がわかれば、それを分子量で割れば、含まれるエタノールの物質量がわかります。 というわけで。 {(0. 91 × 1000) × 1/2 × 1/46}/ 1(L) 質量モル濃度 ・溶液に含まれる溶質の物質量/溶液の質量(kg) 今度はもっと簡単です。 溶液が1kgあるとすると、その中に含まれるエタノールの質量は全体の50%なので・・・ そして、それをエタノールの分子量で割ればエタノールの物質量がわかり・・・ まぁ、やりかたはさっきとほとんど同じです(笑) 密度を使って溶液の体積から質量を求めなくて良いあたり、ワンステップなくなってかえってすっきりしますね。 {1000 × 1/2 × 1/46}/1 (kg) ・・・こんな感じでわかりますか? 7人 がナイス!しています
質量や原子数や分子数と大きな関係がある物質量(mol)は化学で出てくる重要な単位ですが、これが理解できていないと計算問題はほとんど解けません。 日常ではほとんど使うことがないのでなじみはありませんが少し慣れればすぐに使えるようになります。 molへの変換練習をしておきましょう。 molを使うときに覚えておかなければならないこと mol(モル)というのは物質量を表す「単位」です。 詳しくは ⇒ 物質量とmol(モル)とアボガドロ定数 で復習しておいて下さい。 例えば今はほとんど使わなくなりましたが、「12」本の鉛筆は「1ダース」の鉛筆ということがありますよね。 これが分子数とかになると実際に測定可能な量を集めると膨大な数になります。 例えば、 「大きめのコップに水を180gいれました。このコップには何個の水分子があるか?」 というときダースで答えるとものすごい桁になります。 そこで化学などで原子や分子を扱う場合、物質量の単位に「mol」を使うのです。 \(1\mathrm{mol}=6. 0\times 10^{23}\)(個) です。 この \(6. 0\times 10^{23}\) という数は覚えておかなければならないアボガドロ定数です。 必ず覚えておいてくださいね。 これからの計算問題は全てと言って良いほどこのmolを使って(mol)=(mol)の関係式で解いていきます。 今までは比例式を主役にしてきましたがこれからはちょっと変えていきますよ。 比例式でもいいのですが物質量は避けて通れないので少しでも慣れておきたいところですからね。 molの公式達 物質量(mol)を算出する方法はいくつか出てきます。 それらは全て同じ量を表しているmolなのでそれぞれが等しくなるのです。 密度が \(d\) 、体積が \(v\) からなる分子量 \(M\) の物質が \(w\)(g) あり、 その中に \(N\) (個)の分子が存在しているとすると単位を換算する場合、 分子のそのものは変化しないので物質量 \(n\) において \(\displaystyle \color{red}{n=\frac{w}{M}=\frac{dv}{M}=\frac{N}{6. 0\times 10^{23}}}\) という関係式が成り立ちます。 もちろん物質が金属などの原子性物質のときは \(M\) は原子量、\(N\) は原子数となります。 この4つの式のうち2つを使って(6通りの方程式のうちの1つを使って)計算しますのでこれさえ覚えておけば何とかなる、と思っていて大丈夫です。 覚えていなかったら?
数学を駆使して(「駆使する」ってほどでもありませんけど)自力で方程式を立てるなり、算数的に計算するなりしてください。 molを求めることが問題の最終的な答えになるということは少ないと言えます。 どういうことかと言うと、 molは計算できて当たり前で、それを使って化学の計算問題は解いて行く、ということです。 molを求める計算は化学計算問題の『入り口』ということですね。 これができないと化学の計算問題をほとんど捨てることになりますよ。 質量と物質量の基本問題 物質量から質量を求める問題 練習1 0. 4mol の \(\mathrm{Na_2CO_3\cdot10H_2O}\) は何gか求めよ。 \( \mathrm{Na=23\,, \, C=12\,, \, O=16\,, \, H=1}\) \( \displaystyle n=\frac{w}{M}=\frac{dv}{M}=\frac{N}{6. 0\times 10^{23}}\) のうち \( \displaystyle n=\frac{w}{M}\) を使えば簡単に求まります。 求める \(\mathrm{Na_2CO_3\cdot10H_2O}\) を \(x(=w)\) とします。 式量 \(M\) は \(\mathrm{Na_2CO_3\cdot10H_2O=286}\) なので \( 0. 4=\displaystyle \frac{x}{286}\) これから \(x=286\times0. 4=114. 4\) (g) 比例式でも簡単に出せますが公式を使うようにしています。 1つひとつ出していく、という人は比例式でもかまいませんよ。 式量に g をつければ 1mol の質量になるので 「 1mol で 286g なら 0. 4mol では何 g?」と同じです。 \( 1:0. 4=286:x\) どちらにしても式量(286)は計算しなくてはいけません。 質量から物質量を求める問題 練習2 ブドウ糖 ( \(\mathrm{C_6H_{12}O_6}\)) 36gを水90gに溶かした溶液がある。 この溶液には何molの分子が含まれるか求めよ。 \( \mathrm{C=12\,, \, O=16\,, \, H=1}\) この問題は少し意地悪な問題です。 普通なら「ブドウ糖分子は何mol含まれるか」でしょう。 (その場合は水の90gは関係なくなります。) この問題は「この溶液全体の分子」となるので 水分子も 計算しなくてはいけません。 まあ、2回mol計算ができるからラッキーだと感じてください。笑 分子量は \( \mathrm{C_6H_{12}O_6=180}\) \( \mathrm{H_2O=18}\) です。 だから求める分子のmol数は \( n=\displaystyle \frac{36}{180}+\displaystyle \frac{90}{18}=5.
0g}\) に含まれる原子の総数は何固か求めよ。 \( \mathrm{Ca=40\,, \, C=12\,, \, O=16}\) 先ずは物質量(mol)を出しましょう。 \(\mathrm{CaCO_3 \hspace{5pt}5. 0g}\) は式量が \(\mathrm{CaCO_3=100}\) なので \(\displaystyle \mathrm{n=\frac{5. 0}{100} \, mol}\) です。 計算は続きますので分数のままにしておきましょう。 \(\mathrm{CaCO_3}\) は5つの原子で構成されているので、 mol数を5倍してアボガドロ定数をかければいいだけです。 \(\displaystyle \frac{5. 0}{100}\times 5\times 6. 0\times 10^{23}= 1. 5\times 10^{23}\)(個)。 原子の総数を \(x\) とすると、原子総数のmol数は変わりませんので、 \( \displaystyle \frac{5. 0}{100}\times 5=\displaystyle \frac{x}{6. 0\times 10^{23}}\) から求まります。 比例式を使うと 「100g のとき \(5\times 6. 0\times 10^{23}\) 個なので 5. 0g のとき \(x\) 個」 から \( 100:5. 0=5\times 6. 0\times 10^{23}:x\) これが1番慣れているかもしれませんね。笑 長くなりましたのでこの辺で終わりにします。 molと原子、分子の個数にも少しは慣れてきたと思いますので計算問題にもチャレンジしてみて下さいね。 まだ不安があるときは ⇒ 化学の計算問題を解くための比の取り方の基本問題 の復習からどうぞ。
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