この化学の問題を教えてください！よろしくお願いします！

この化学の問題を教えてください！よろしくお願いします！

No.1 ベストアンサー 回答者： utu-ne 回答日時： 2015/11/20 21:47

(1)～(3)までお答えします。

(1)
再結晶とは、簡単に言えば、溶媒に一旦全部溶かして、それを析出させる操作です。溶かしたり析出させたりする、ということを科学的に言うと、「溶解度を変化させる」となります。この、溶解度を変化させるのは、大学入試問題のレベルでは、具体的には温度を上げたり下げたりする、というのが大半です。
（実用的には、良溶媒［りょうようばい］中でなおかつ温度を上げて一旦完全に溶かし、そこに温度を保ったまま貧溶媒［ひんようばい］を少しずつ加えて析出させる、という事をしたりすることもありますが、これは「晶析」［しょうせき］と呼んで「再結晶」とは区別することもあります。いずれにしても入試問題にはまず出ないと思います。）
温度を上げたり下げたりするので、温度を上げた時にその温度で分解しないことが必要です。ですので、「再結晶に向いている物質」としては、「熱で分解しない物質」、「向いていない物質」はその逆で「熱で分解する物質」というのが答えの一つです。「違いは」という問いですので、「熱に対する安定性」というのが一つの答えです。
ほかに、溶解度の変化の大きい物質は、少しの変化で完全に溶けたり、析出したりして再結晶しやすいですので、違いは「溶解度変化の大きさ」となります。
済みません、今この二つしか思いつきません。

(2)
98 %硫酸の1 Lで考えます。密度が1.84 g/cm3すなわち1.84 kg/Lなので、体積1 Lは質量1.84 kgに相当します。濃度が98 %なので、そのうちの溶質(純硫酸)の質量は、
1.84 kg×0.98
です。この質量を物質量に換算すると、H2SO4のモル質量を、(1×2＋32＋16×4) g/mol＝98 g/mol＝0.098 kg/molとすると(水素原子、硫黄原子、酸素原子のモル質量をそれぞれ1 g/mol、32 g/mol、16 g/molとすると)、
1.84 kg×0.98÷(0.098 kg/mol)＝(1.84×0.98÷0.098) mol
となります。これが1 L中にあるので、モル濃度(＝溶質の物質量÷溶液の体積)は、
(1.84×0.98÷0.098) mol÷1 L＝(1.84×0.98÷0.098) mol/L＝18.4 mol/L
となります。
次に、質量モル濃度(＝溶質の物質量÷溶媒の質量)を考えます。
98 %濃硫酸1 L中の溶媒の質量は、
(1－0.98)×1.84 kg/L＝(1－0.98)×1.84 kg
です。よって、質量モル濃度は、
(1.84×0.98÷0.098) mol÷{(1－0.98)×1.84 kg}＝[0.98÷{0.098×(1－0.98)}] mol/kg＝500 mol/kg
となります。
「1 kg当たり500 molも？」と、馬鹿でかい値のように感じますが、検証してみます。
98 %濃硫酸の1 Lは、上述の通り1.84 kgに相当します。このうち、
溶質の純硫酸は、1.84 kg×0.98＝1.8032 kg
溶媒の水は、1.84 kg×(1-0.98)＝0.0368 kg＝36.8 g
です。
すなわち、溶媒の水は、わずか36.8 gしか存在しないわけで、そこに溶質の純硫酸が1.8032 kg、物質量では、1.8032 kg÷(0.098 kg/mol)＝18.4 molも溶けている(混ざっている)ので、
「溶媒1 kg当たりの溶質の物質量」である質量モル濃度は、
18.4 mol÷0.0368 kg＝500 mol/kg
となり、間違いないことが分かります。

(3)
1 mol/Lの希硫酸500 mL(＝0.5 L)中に含まれる溶質(純硫酸)は、
物質量：1 mol/L×0.5 L＝0.5 mol
質量：0.5 mol×0.098 kg/mol＝(0.5×0.098) kg
です。これだけの純硫酸を含む98 %濃硫酸の量は、
質量：(0.5×0.098) kg÷0.98＝(0.5×0.098÷0.98) kg
体積：(0.5×0.098÷0.98) kg÷1.84 kg/L＝(0.5×0.098÷0.98÷1.84) L≒0.0272 L＝27.2 mL
となります。