硫酸0.25molに含まれる酸素原子の質量を答えよ。

質問タイトルにも書いてある「硫酸0.25molに含まれる酸素原子の質量を答えよ。」という問題が分かりません。
答えは16gになるそうです。解説お願いします！

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2022/08/30 09:22

「硫酸」が純粋な H2SO4 であるとして回答します。

（「水溶液」だと、溶媒である水の H2O も存在するから）

まず、物質の量の測り方である mol の考え方から。

原子であれ分子であれ、それを「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、それが「1 mol」の物質量になります。

そして、原子や分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、その質量が「原子量」「分子量」「式量」に「グラム」を付けた数値になるのです。（というか、そうななるように決めた数値が「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）ということ。原子や分子１個は極めて軽いが、このぐらいの個数を集めると「グラム」のオーダーになる）
それが「mol」の意味です。

化学反応は分子・原子どうしで起こりますから、「同じ mol 数どうし」あるいは「反応式の係数に相当する mol 数どうしが反応する」ことになるので、物質の量を「mol」で表すと便利なのです。
「同じ mol なら原子・分子の個数が同じ」ということです。

つまり、例を挙げれば
・炭素（原子量12） をだけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 12グラム。ということは、炭素12 のモル質量は 12 g/mol。「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数

・酸素（原子量16）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 16グラム。ということは、酸素16 のモル質量は 16 g/mol。
　気体の酸素は酸素原子が2個結合した「分子：O2」の形なので、分子量は 32。従って酸素分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 32グラム。ということは、酸素ガスO2 のモル質量は 32 g/mol。

・CO2 （分子量44） を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 44グラム。ということは、CO2 （分子量44）のモル質量は 44 g/mol。


これを理解した上で、問題で与えられた「硫酸 H2SO4 が 0.25 mol」あるときには
・H2SO4 分子が「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数の「0.25倍」だけある、ということです。
　つまり
　　6.02 × 10^23 × 0.25 ≒ 1.5 × 10^23 個　　　①
・H2SO4 分子１個の中には、酸素原子 O が４個含まれていますから、①の中の酸素原子の数は
　　1.5 × 10^23 × 4 = 6.0 × 10^23 個
（結果として「「アボガドロ定数」個）
・酸素（原子量16）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 16グラム。

ということで「16 g」です。

mol の考え方、mol の意味を理解していれば算数の問題です。

No.1 回答者： osaji-h 回答日時： 2022/08/29 21:48

硫酸の化学式はH2SO4です。

つまり硫酸1molの中には酸素原子が4mol含まれていることになります。
一方、酸素原子Oの原子量は16なので、1molの酸素原子の質量は16gです。
問題では硫酸0.25molなので、含まれる酸素原子の量は4mol×0.25＝1molとなります。
もう答えはわかりますよね？