中部大学 化学の過去問です。

解説がなく、どのように解けばいいか全く分からないので教えていただきたいです。
質量パーセント濃度88.0％の硫酸と51.0％の硫酸がある。これらの硫酸を混合することによって質量パーセント濃度70.0％の硫酸を作るためには51.0％硫酸100.0ｇに88.0％硫酸をXmL加えるとよい。また、作製した硫酸のモル濃度を測定すると11.5mol/Lであったので、この硫酸の密度はＹｇ/cm^3と予想される。なお、88.0％硫酸および51.0％の硫酸の密度は、それぞれ1.80および1.41ｇ/cm^3である。
XとＹの出し方を教えてください。答えはX=58.6
Ｙ=1.61です。
よろしくお願いします。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2023/12/10 13:31

ハンドルネームを変えたり、同じ質問を繰り返したりしている？

人間性や誠実さを疑われるからやめた方がいいよ。
かえって回答が付かなくなります。
きちんと同じ名前で、一度出したは回答が来るまで待つ誠実さが必要ですよ。

この問題は、「質量濃度」（通常「濃度」といえば「質量濃度」を指す）の定義を理解していれば解ける。

まずは、必要な「88.0％硫酸の質量」を求める。
濃度88.0％の硫酸 A [g] と濃度51.0％の硫酸 B [g] として、それを混合した濃度は
　(0.880A + 0.510B) / (A + B)
これが濃度70.0％の硫酸になるので
　(0.880A + 0.510B) / (A + B) = 0.700

これを解けば
　0.880A + 0.510B = 0.700A + 0.700B
→　0.180A = 0.190B
→　A = (0.190/0.180)B
B=100.0 [g] ならば
　A = (0.190/0.180) * 100.0 = 105.555･･･ [g]

「88.0％硫酸の密度は1.80 g/cm^3」と与えられているので、この体積は
　105.555･･･ [g] / 1.80 [g/cm^3] = 58.6429･･･
≒ 58.6 [cm^3]
= 58.6 [mL]

「また～」で、「作製した硫酸のモル濃度を測定すると11.5mol/L」とあるので、これから「密度」を求める。

H2SO4 の分子量（式量）は
　1.008 * 2 + 32.06 + 15.999 * 4 = 98.072 ≒ 98.07
なので、モル質量は
　98.07 g/mol
ということ。
従って、11.5 mol は
　98.07 [g/mol] * 11.5 [mol] = 1127.805 ≒ 1127.8 [g]

これが「濃度70.0％の硫酸」に含まれる「硫酸」の質量であるが、さらに「濃度70.0％の硫酸」の中には「質量濃度で 30.0% の水」が含まれるので、「硫酸 1128 g」に対応する水の質量 W [g] は
　1127.8 [g] / (1127.8 + W [g]) = 0.700
より
　W = 483.342･･･ ≒ 483.3 [g]
従って、「70.0%硫酸の 1 L の質量」は
　1127.8 + 483.3 = 1611.1 [g]
よって、その密度は
　1611.0 [g] / 1000 [cm^3] = 1.6110 ≒ 1.61 [g/cm^3]

この回答へのお礼

ありがとうございます！
やっと理解出来ました。
この質問初めて投稿しましたし、名前変えたりもしてません…

お礼日時：2023/12/10 14:23