硫酸溶液の濃度調整問題について教えて下さい。

質問

（問題）９６％Ｈ2ＳＯ4を希釈して５０％Ｈ2ＳＯ4を１００ｍｌ作るには、それぞれ何ｍｌづつ混ぜたらよいか。制限時間１５分。
　　　　　答え：９６％Ｈ2ＳＯ4（　　　　）ｍｌ、水（　　　　) ｍｌ

これは、ある会社の入社試験で出た問題なのですが回答方法が良くわかりません。５０％Ｈ2ＳＯ4の比重値」が与えられていなかったので回答できませんでした。これは、比重値が与えられなくても計算できる(例えば何らかの公式がある）ということか、それとも５０％Ｈ2ＳＯ4の比重値を知っているのが常識ということなのでしょうか？９６％Ｈ2ＳＯ4の比重値が約１．８というのは覚えていたのですが、、、、。

回答No.3

pricedown · ベストアンサー

＞５０％Ｈ2ＳＯ4の比重値」が与えられていなかったので回答できませんでした。

まさにこれが真の正解だと思います。必要な水の容量を算出することは出来ません。必要な質量ならばわかるんですけどね。出題者としては、haruka0322さんとrei00さんの回答を想定していたのでしょう。でも皆さんがすでにご指摘のとおり、比重がわからなければ必要な水の容量を正確に求めることは出来ません。なぜならば『96% H2SO4を52.1 mL，水を47.9 mL混ぜても100 mLにはならない』からですね(おそらく100 mLに満たないと思います)。

ですから、必要な水の容量は、『52.1 mLの水を100 mLに希釈するときに必要な水の容量』となります。

硫酸の水溶液の比重を暗記している人は、希硫酸を専門に扱う人を除いて稀だと思います。あなたの疑問はもっともです。もしかしたらこの点に気づけるかどうかを会社側が試していたとか(深読みしすぎか！笑)。そうでないとしたら、この問題は明らかな出題ミスだと思います。

個人的な感想ですみません。

お礼

回答ありがとうございます。私も出題ミスだとは思ったのですが、会社の人が部屋からいなくなってしまったので、確認できませんでした。それとpricedownさんも％を重量百分率とはみていないようですがどうなんでしょうか？

回答No.7

Black_Angel

#2 のものです。先の回答説明不足だったようですね。

>（１）濃度表示が単なる％の時は重量百分率を意味する
> のではないでしょうか。

　おっしゃる通りです。通常は％は重量百分率です。特に学校の問題などでは。ただ，固体を溶かした水溶液などの場合（例えば，5% NaOH 水溶液）では，g/100 ml として計算する（作る）事は良くあります。これは，溶液の比重をほぼ１と仮定しているのと，多少の濃度のズレが問題にならない場合です。

　お書きの濃硫酸の場合，比重１とは言えませんし，試験問題ということでしたら，濃度のズレを気にしないというわけにはいかないでしょうね。

　ですので，先の回答で『確かに厳密には比重が必要ですが，お書きのものが問題文そのままで他に何も条件が無いのでしたら，』と書いたのです。本来なら「比重」が必要ですが，問題文に「比重あるいはそれに変わる条件」が無いのであれば，先の回答の様に考えるしか無いわけです。「比重が無いと答えは求まらない」という解答を意図しているのでなければ。。。

　いかがでしょうか。

お礼

ご返答ありがとうございます。試験の時はあせってしまい空欄のままでした。今度からは「比重が無いと答えは求まらない」と書いてやろうと思います。

回答No.6

pricedown

＞それとpricedownさんも％を重量百分率とはみていないようですがどうなんでしょうか？

あ、確かにそうですね。ご指摘を受けて気づきましたが、おかしいと思います。他の回答者の方が提案して私も回答No.3で同意した式

　　(96/100)・X = (50/100)・100

は、左辺のXや右辺の100が体積を示す項であるので、()内が単位体積あたりの物質量のときには成り立ちますが、今回のケースでは使えないと思います。質量の関係式を作るためには、両辺に比重の項を付け加える必要がありますね。

５０％Ｈ2ＳＯ4を作るには、硫酸分子と水を「同じ質量混ぜ合わせる」ってことですよね。１００ｍＬを過不足無く作るためには、やはり前もって５０％硫酸の比重を知っておく必要がある気がします(濃硫酸の比重も)。５０％硫酸の比重をＡとしましょう。必要な１００％硫酸の質量と水の質量はいずれも５０×Ａグラムになりますよね。実際に使用する濃硫酸には水が含まれていますから、あとはそれを補正して最終的な答えにしますよね。

もしあなたのお考えが上記の通りでしたら、あなたのおっしゃる通りだと今は思っています。というか惑わすような回答をしてしまって申し訳ありません。

回答の種類として「すみません」が無いので、失礼ながら「回答」にしておきます。

お礼

ご返答ありがとうございます。質問の意図をご理解いただけたようでうれしいです。でも、たぶん出題者は何とも思っていないんでしょうね。

回答No.5

haruka0322

#1です。そこでのお礼に
＞濃塩酸、濃硝酸の値も本により違っています。どういうことでしょうか？
とありますが、混乱させてしまったようです。実は、特に濃硝酸、濃硫酸の濃度は、
何％からが「濃」○○だ、とかは、厳密には決まってないのです。
そこら辺はかなり適当だと思います。ただ、私が言いたかったのは
計算問題などで出題される濃硫酸の場合は、硫酸の分子量が98であるため、
濃硫酸の濃度を98％にしておくと、計算が煩雑にならないために都合がいい、というだけの事。
あまり気にしないでください。

お礼

補足説明ありがとうございました。

回答No.4

pricedown

訂正します。

誤＞必要な水の容量は、『52.1 mLの水を100 mLに希釈するときに必要な水の容量』となります。

正：必要な水の容量は、『52.1 mLの濃硫酸を100 mLに希釈するときに必要な水の容量』となります。

なお質問者の方や他の回答者の方はご存知だと思いますが、他の閲覧者の方が万が一にも試して怪我などしないように注意を付け加えておきます。濃硫酸から希硫酸を作るときは発熱するので注意してください。また希釈するときは濃硫酸に水を加えてはいけません。冷やした水に濃硫酸をゆっくりと滴下します。最終的な容量の微調整は、液温が室温になったのを確認してからメスフラスコを用いて行います。

お礼

訂正了解いたしました。

回答No.2

rei00

確かに厳密には比重が必要ですが，お書きのものが問題文そのままで他に何も条件が無いのでしたら，#1 の方の通りだと思います。

　簡単には次の様に考える事ができます。

　９６％硫酸を x [ml] とすると，この中の硫酸の量と５０％硫酸 100 [ml] 中の硫酸の量は等しいですから，

　　(96/100)・X = (50/100)・100

　これを解けば，　x = 50・100/96 = 52.1 [ml]。

　答え： 96% H2SO4（ 52.1 ）ml，水（ 47.9 ）ml。

お礼

回答ありがとうございます。Haruka0322さんと同じとのことですので、やはり同じ疑問（１）がわいてしまいます。

回答No.1

haruka0322

50％の硫酸を100mlですか。だったら、「純粋な」硫酸50ml分に水を加えればいいんですよね。
で、「純粋な」硫酸50ml分を用意するには、96％の硫酸を約52.1ml用意すればよく、
そこに、全部でちょうど100mlになるように水を加えれば良いのでは？
よって答えは96％濃硫酸：52.1ml
　　　　　　　　　　水：47.9ml

というか、公式なんてものはあるのですかね？この答えが絶対にあってるかどうかは
分かりませんが、基本的に私はそういう公式は覚えていないので・・・。
理解すれば公式より遥かに楽な気がしますから。

・・・ちなみに、98％ではありませんかね？濃硫酸の濃度として
最も良くあるパターンが、その分子量と同じ98％なのですが。
まぁこれはどうでもいいことです。

お礼

早速の回答ありがとうございました。しかしながら.....？です。（１）濃度表示が単なる％の時は重量百分率を意味するのではないでしょうか。（２）公式と言ったのは、確か高校の時習った「Ａ％のものをＢ％にするには、Ａ％のものをＢｇとり、溶媒を加えてＡｇにすればよい」のｇをｍｌで表したものが、もしかしたらあるのかなと思ったからです。（３）手元の本を数冊確認したところ、９８％とあるものと９６％とあるものがありました。濃塩酸、濃硝酸の値も本により違っています。どういうことでしょうか？