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化学問題 物質量と分子量についての解説と回答
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はじめまして。 問題について解説するよりも基本的な用語について解説したほうが理解が早いと思いますのでまずはそこから。少々長くなります。 物質の構成の基本となるのは分子です。 例えば水の重さが知りたいとき、本来でしたら 水分子一個の重さ×水分子の数＝水の重さ と導出したいところです。 しかし、水分子というのは大きさが非常に小さいので、重さもかなり軽くなってしまいます。 また、数も膨大ですので計算が非常に面倒です。 そこで、物質量（mol）と原子（分子）量という考え方が出てきます。 具体的には水分子6.0×10＾23個を「１mol」という単位として扱います。 鉛筆12本を１ダースとして扱うのと同じように、水分子6.0×10＾23個を一つの単位にしたわけです。 なんで6.0×10＾23個なの？という疑問が出るかもしれませんが、この数だと重さの計算がしやすかったからなんですよね。 水分子1molだったら「18 g」だということがわかっています。この18 gが「水の分子量」になります。 で、この問題についてですが 問１ 標準状態では1mol = 22.4Lと定義されているのでこの気体は11.2/22.4 = 0.5 molです。 アンモニアの分子式はNH3ですので、1個のアンモニア分子には3個の水素原子が含まれています。 だからアンモニア分子の個数×3 = 水素分子の数となります。 この場合はアンモニアが0.5molあるので 0.5×3 = 1.5 mol ですね 問2 塩素分子はCl2で表されます。Cl2は塩素原子が2個なので 35.5×2＝71.0 gが塩素分子の分子量です。 塩素分子の数は3.0×10＾21個です。１mol = 6.0×10＾23個 なので3.0×10＾21個は 3.0×10＾21個/6.0×10＾23個 = 0.5×10＾-2 mol となります。 1molの塩素分子の重さが塩素分子の分子量（71.0g）なので 71.0g ×0.5×10＾-2 mol = 答え となります。 問３ 炭酸ナトリウム（Na2CO3）は水に溶かすと、ナトリウムイオン と 炭酸イオンに乖離します。 Na2CO3 → 2Na＾+ + CO3＾- 一個の炭酸ナトリウムからは2個のナトリウムイオンと1個の炭酸イオンができます。 炭酸ナトリウムの分子量は（ナトリウムと炭素が与えられていないようですが約23gと12gです） 23×2 + 12 + 16×3 = 106 g 炭酸ナトリウムは1molで106ｇです。 よって、5.3g / 106g = 0.05 mol 炭酸ナトリウムは0.05molあります。 だから、0.05 mol × 6.0×10＾23個 = 炭酸ナトリウム分子の個数 炭酸ナトリウム分子の個数 × 3 ＝ イオンの個数 になります。 問4 ある気体の分子量を「x g」と仮定します。 標準状態でのある気体の密度は 分子量/気体の体積 で求められますよね。これが今回は1.96gになるということです。 x / 22.4 = 1.96 を解けば答えが得られます。 問5 ある気体の分子量を「x g」と仮定します。 同温同圧ならいいので標準状態だとして、その体積は22.4 Lだから 密度はx / 22.4 になります。 水素の標準状態の密度は 分子量は2g 、体積が22.4L なので 2 / 22.4 になります。 上の式の気体はその15倍の密度を持っています。 だから x / 22.4 = 15 × 2 / 22.4 これを解けば答えが出ます。 問6 これは難しいかもしれませんね 金属の還元反応はいろいろ省いて書くと MxOy → xM + yO で表せます。このxとyを求めたいわけです。 金属Mは5.32g あるとわかっているので、まずはこの物質量を求めます。 Mは原子量が152ｇ（ユウロピウムかな）なので 5.32 g / 152 g = 0.035 mol です。 酸化物は6.16g あったのが、還元後は5.32g に減っています。 この減った分（0.84 g）が酸化物にもともと含まれていた酸素原子の重さです。 酸素原子の原子量は16 g なので 0.84 / 16 = 0.052 mol 今回は反応で0.052 molの酸素原子が失われたことがわかります。 金属Mが0.035 mol、酸素原子が0.052 mol あったとわかったので、その比は おおよそ 0.035 : 0.052 = 2 : 3 となります。 だから、酸化物の組成式はM2O3が正解だと思われます。 いかがでしたでしょうか？（片手間で解いたのでミスが有るかもしれません・・・）わかりにくいところなどありましたら指摘してくださるとありがたいです。 大変でしょうが化学の勉強がんばってくださいね。
お礼
すいません、遅くなってしまいました。 すごく分かりやすい解説で助かりました。 ありがとございました。