モル計算を教えて下さい。

質問

０．１mol／Lの濃度の炭酸ナトリウム水溶液をつくる操作として、次のうち正しいものはどれか。
ただし、炭酸ナトリウム（Na2Cｏ3）の分子量は１０６とし、水（H2O）の分子量は１８．０とする。

（１）10.6ｇのNa2Co3を１リットルの水に溶かす。
（２）28.6ｇのNa2Co3・10H2Oを水に溶かして１リットルにする。
（３）28.6ｇのNa2Co2・10H2Oを971.4mlの水に溶かす。
（４）10.6ｇのNa2Co2・10H2Oを水に溶かして１リットルにする。
（５）28.6ｇのNa2Co2・10H2Oを１リットルの水に溶かす。

答え：（２）

答えが（２）になる理由が分かりません。
実際の数字を使った式と解説付きで教えて下さい。

回答No.3

cbm51901 · ベストアンサー

問題が意地悪なのです。

（１）に出てくる炭酸ナトリウムは 【Ｎａ２Ｃｏ３】 ですから、１０６グラムが１モルに相当します。

（２）～（５）に出てくる炭酸ナトリウムは、【Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ】 となっています。
これを厳密には、炭酸ナトリウム（十水和物）といいます。
[ご参考]
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E9%85%B8%E3%83%8A%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%92%8C%E7%89%A9

炭酸ナトリウム（十水和物）の分子量は合計で、1０６（Ｎａ２Ｃｏ３ 一個分） ＋ １８ Ｘ １０（Ｈ２Ｏ 十個分） です。
１０６ ＋ １８ Ｘ １０ ＝ ２８６ ですから、炭水ナトリウム（十水和物） の場合、２８６グラムが１モル相当だということです。

補足

へ～問題は「十水和物」の事を言っていたんですね？
１０H2Oだから水の分子１０だから１０モルなのにって思っていて。
１０個の水の分子に炭酸ナトリウムを入れて・・・って考えて、全然意味分からなくて・・・・・
「Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ」は、１つの物質と考えるって事なんですね～？
あ～スッキリした。
って、私のこの理解合ってますか？

回答No.6

cbm51901

何度もすみません。補足です。

[Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ] を１つの塊として考える - - - これはその通りでよいです。

しかし、炭酸ナトリウム十水和物は、自らの結晶水に溶ける性質を持っています。つまり、水に溶けやすいのです。
溶液にすると、[Ｎａ２Ｃｏ３] と [１０Ｈ２Ｏ] は分離してしまいます。では分離した [１０Ｈ２Ｏ] はどうなるかというと、まわりの水に”加わります”。つまり、もともとは溶質の立場にあった [１０Ｈ２Ｏ] が、溶剤の方に”寝返って”しまうのです。

じゃぁ、その分、溶剤である水の量が１リットルを超えてしまうではないか？となりますが、（２）をよく読むと、「水に溶かして１リットルにする」とありますから、 水和水の”寝返り分”は考慮済みで、水溶液の体積は１リットルに”落ち着く”と考えてよいのです。

お礼

凄い！面白い！！ありがとうございます。
こうゆう回答して頂けると馬鹿な私でも理解出来ます～。
こうゆうふうに教えてくれると化学も楽しくなるかな？
少し化学が好きになったかも～。
ありがとうございます。
それにしても、ｃｂｍ51901さん、凄い！
ありがとうございます～。
頑張ろう。

回答No.5

cbm51901

>「Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ」は、１つの物質と考えるって事なんですね～？

そうです。１つの【分子】とまでは言えないと思いますが、[Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ] を１つの塊として考えます。

回答No.4

a_m_

No.2です。
すみません。用語が統一していませんでしたので、訂正です。用語が統一していないと分かりづらいと思いまして・・・。

訂正
-----
Ｂ
モル濃度とは、溶液 1[L]中に含まれる溶質のモル数のことです。
-----
↓
-----
Ｂ
モル濃度とは、溶液 1[L]中に含まれる溶質の物質量のことです。
-----

＜参考＞
http://tsuyu.cocolog-nifty.com/blog/2006/09/post_f370.html
（略）
このとき、何モルか？を表すのに「モル数」という表現は姿を消し、「物質量（モル）」あるいは単に「物質量」と表現されるようになった。検定済みの教科書だけでなく、参考書からもほとんどきれいになくなった。高校の教育現場も相当混乱したようで、私の母校でも、新課程に準じて「物質量（モル）」を使って授業した教育実習生を、ベテランの化学教諭（Ｓ先生）が「おかしいんじゃないか？モル数と教えるべきだ」と叱責したエピソードがあり、学校の紀要にも記録されている。
（略）

回答No.2

a_m_

独学で化学の勉強をしています。
間違っていたら、ごめんなさい。

まず、覚えておく必要のあること。
---
Ａ．
分子量や式量に「g」をつけると、1[mol]当たりの質量になります。
Na2CO3（分子量106）であれば、106[g]です。
（1[mol]当たりの質量が106[g]ということですので、単位は、[g/mol]（モル質量）と考えることもできると思います。）
Ｂ．
モル濃度とは、溶液 1[L]中に含まれる溶質のモル数のことです。
モル濃度[mol/L] ＝ (溶質の物質量[mol]) / (溶液の体積[L])
　＊溶液＝溶媒＋溶質
---

１．まず、選択肢を減らします。
「溶液」は、「溶媒＋溶質」ということを考えます。
(1)は、溶液が、溶媒（水を１リットル）と溶質（Na2Co3を10.6ｇ）で、1L＋10.6gとなります。
(3)は、溶液が、溶媒（水を971.4ml）と溶質（Na2Co2・10H2Oを28.6ｇ）で、971.4ml＋28.6ｇとなります。
(5)は、溶液が、溶媒（水を１リットル）と溶質（Na2Co2・10H2Oを28.6ｇ）で、1L＋28.6ｇとなります。
(1)、(3)、(5)は、溶媒のg（グラム）を、mLやLに換算するための情報が必要だと思います。
答えは、(2)と(4)に、絞られました。

２．[g]を[mol]に換算して、考える。
問題文の「０．１mol／Lの濃度の炭酸ナトリウム水溶液をつくる」ということは、「モル濃度[*注]が0.1[mol/L]である溶液を作る」ということ、つまり「溶液1Lの中に、溶質が、0.1[mol]、含まれる溶液を作る」ということです。
[*注]上のＢで記しました様に、
「モル濃度[mol/L] ＝ (溶質の物質量[mol]) / (溶液の体積[L])」
です。

溶質は、(2)と(4)のどちらも、「Na2CO3・10H2O」ですので、これが、1L中に0.1[mol]、含まれているということになります。

与えられた「Na2CO3・10H2O」から分かることを考えますと・・・
上のＡで記しました様に、分子量や式量に「g」をつけると、1[mol]当たりの質量になりますので、
問題文の「（Na2Cｏ3）の分子量は１０６とし、水（H2O）の分子量は１８．０」から、

Na2CO3・10H2O
＝ (Na2CO3×1) ＋ (H2O×10)
＝ 106＋180
＝ 286

となり、
「Na2CO3・10H2O」の1[mol]当たりの質量は、286[g]となります。

溶液中に必要な溶質（Na2CO3・10H2O）の物質量は、0.1[mol]です。
286[g]は、1[mol]なので、0.1[mol]では・・・と考えますと、

286[g] ： 1[mol] ＝ x[g] ： 0.1[mol]
x ＝ 286 × 0.1
x ＝ 28.6

となり、
28.6[g]が、0.1[mol]となるので、
「（２）28.6ｇのNa2Co3・10H2Oを水に溶かして１リットルにする。」
が答えとなります。

お礼

凄い！ありがとうございます～。
凄い凄い！
ありがとうございます～。

回答No.1

cbm51901

分子量（基本的には、その分子に含まれる陽子と中性子の合計数）をそのままグラムに換算するのがモルです。

炭酸ナトリウムの分子量を１０６とするならば、１０６グラム分の炭酸ナトリウムが１モルに匹敵します。
同様に、水の分子量を１８．０とするならば、１８グラム分の水が１モルに相当します。

では（１）～（５）のモル数をみていくと、

（２）のモル数が、「１０６＋（１８Ｘ１０）」＝１０６＋１８０＝２８６です。

つまり、Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ は２８６グラムで１モルです。

しかし実際には２８．６グラムを１リットルの水に溶かすので、水溶液の濃度をモルで示すと、

（２８．６／２８６）モル　／１リットル

０．１ ｍｏｌ／Ｌ　となります。

お礼

お子さんの写真ですか？
超可愛い～(ハード)

補足

Ｎａ２Ｃｏ３・１０Ｈ２Ｏ は２８６グラムで１モルです。

が、分かりません。ごめんなさい。