《溶液の作製方法》教えて下さい！

質問

はじめまして！
下記の溶液が必要なのですが、それぞれ必要な物質の量の計算は
これで合っているのでしょうか？

0.1Mのアニリン(:液体)と0.1Mの第二塩化鉄(:粉末)を含む、エタノール溶液を40ml。

必要なアニリン(分子量:93、比重1.0217(g/ml) )は
x/93(mol) ÷ 40×10^-3(l)=0.1(M)
x=0.372
0.372 ÷ 1.021=0.364(g)
(求める量をxとします。)

必要な第二塩化鉄(分子量:162)の量は
x/162 ÷ 40×10^-3[l]=0.1(M)
x=0.648(g)
(求める量をxとします。)

エタノール溶液に0.364gのアニリンを加え、その後、第二塩化鉄を0.648g加えると、
0.1Mのアニリンと0.1Mの第二塩化鉄を含むエタノール溶液になるのでしょうか？

分かる方、解答をどうかよろしくお願いします。

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

>0.372 ÷ 1.021=0.364(g)

　この部分が間違っています。
　「x/93」の単位がmolなのですから、それに分子量（単位はg/mol）を掛け合わせた値は、質量（単位はg）になります。
　それを密度である1.0217[g/ml]で割った値は、体積（単位は ml）になります。

0.372[g]÷1.021[g/ml]≒0.364[ml]

　質量と分子量さえ判っていればモル数を求める事が出来ますし、質量は既にxの値として求めてあるのですから、ここで体積を求める必要は全くありません。

　因みに、比重とは対象となる物質と、温度が4℃の水との、密度の比の事ですから、単位はありませんし、質量を比重で割った値は、質量が1gの水と比べて、その物質が何倍の体積になるのかという事だけで、体積の値そのものではありません。
　ですから、もし体積を求める必要がある場合には（本件では体積を求める必要はありません）、質量を比重で割るのは間違いで、質量をその物質のその温度における密度で割らなければなりません。

　それから、必ずしも間違いという訳ではありませんが、溶液のモル濃度と体積から、必要となる薬品の質量を求める際には、方程式を作って計算するのではなく、

モル濃度×体積×分子量＝質量

という計算で求める方が普通です。

　それから、計算の際には有効数字を揃えねばなりません。

【参考URL】
　有効数字
　　http://www.kdcnet.ac.jp/college/buturi/kougi/buturiji/appendix/signif.htm

　有効数字の表現
　　http://topicmaps.u-gakugei.ac.jp/phys/exp/titles/sigfig.asp

　元のデータである分子量の値が、93g/molという事は、有効数字が2桁であるという事です。
　モル濃度の0.1Mや、体積の40mlは、この場合には「溶液を調整した後に、なるべくその値に近づけたい」という目標となる値ですから、有効数字を無限大桁として計算します。
　ですから、必要となるアニリンの質量の計算をする際に、有効数字が最も小さいデーターは、分子量の値という事になるため、アニリンの質量の計算結果は、元のデータの中で最も小さい有効数字に合わせて、有効数字が2桁の値としなければなりません。。
　従って、

0.1[M]×40×10^-3[L]×93[g/mol]＝0.372[g]＝3.72×10^-1[g]

という計算で求めた、3.72×10^-1gという値を、左から2桁目までで丸めるために、左から3桁目で四捨五入して、

0.1[M]×40×10^-3[L]×93[g/mol]＝0.372[g]＝3.72×10^-1[g]≒3.7×10^-1[g]

としなければなりません。
　但し、有効数字が2桁というのは、有効数字が小さ過ぎて、あまりにも精度が悪くなり過ぎます。
　これは、分子量のデーターの有効数字が2桁しかないという、基にしたデーターの精度が悪過ぎた事が原因です。
　ですから、何かの問題文として、分子量の値が有効数字2桁で指定されている場合は仕方ありませんが、実際に溶液を調整しなければならない場合には、分子量を始めとする各値は、もっと正確な値を調べておかなければいけません。

　例えば、アニリンの分子量は93.13g/mol、第二塩化鉄の分子量は162.22g/molですから、これらの値に基づいて計算をやり直す事をお勧めします。

お礼

お忙しい中、ご回答ありがとうございます。
ご指摘の有効数字の件、十分に気をつけます。

本当にありがとうございました。

回答No.3

kagakusuki

回答番号ANo.1です。
　書き忘れ居りましたが、例え同じ質量であっても、体積は温度によって変化しますし、化学天秤等の質量を計測するための器具の測定精度と比較しますと、メスシリンダー等の液体の体積を測定する器具の測定精度は、一般的に低いため、薬品を一定のモル数だけ量り取る場合には、体積を基準にするのではなく、出来る限り質量を基にして、決まったモル数を測り取るべきです。
　ANo.1で

>ここで体積を求める必要は全くありません。

と述べたのは、そのためです。

回答No.2

swisszh

1) 大部分はOKですが、次の点に気をつけて
2) アニリン の所、 x g として ( x / 93 ) / 0.0400 = 0.100, x = 0.372 g , 0.372 / 1.022 = 0.364 (ml)
単位にきをつけて 1.022 (g/ml)
3) 第二塩化鉄の所、 y g として ( y / 162 ) / 0.0400 = 0.100, y = 0.648 g
あなたの計算でOKですが、 有効数字に気をつけたら 0.0400 L、 0.100 M になります
4) 溶液の作製は、35 ml のエタノールに0．364 ml (= 0．372 g ) のアニリン を溶かし、0.648 g の第二塩化鉄をいれて溶かし、最後に溶液量を40.0 ml にする。 40.0 ml のメスシリンダーがあればそれで40.0mlにすると簡単
5) 各分子量を確認して
6) Good Luck from Switzerland

お礼

ご回答ありがとうございます。

実験手順まで示して頂き、ありがとうございました。
実験の方もうまくいきました。

本当にありがとうございました。