水とエタノールの混合物

いろいろ調べたのですが、調べれば調べるほど混乱してきました。
密度が絡むと求め方がさっぱり分からなくなりました。


水70gとエタノール30gの混合物中のエタノールの体積パーセント濃度、モル濃度、質量モル濃度、モル分率を求めよ。
ただし、20℃における密度はエタノール0.788g/cm3, 水0.998g/cm3
混合物0.966g/cm3とする。水の分子量は18,エタノールは46である。


お願いします。

No.5 回答者： elpkc 回答日時： 2009/11/25 21:08

エタノールは基本的にvol%で濃度を表示するのが一般的です。

水のエタノールが混合した一定体積中に含まれる、純エタノールの体積の割合で示します。
従って、混合物の密度が出ていますので、
エタノールはこの問題では、100%考えるものであると想像されますので、
30gエタノール体積/混合後体積で計算できるわけです。

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2009/11/25 13:52

＃３です。

＞混ざっている時の水の体積、エタノールの体積というのは意味を持ちません。

これについて少し説明を付け加えます。
液体の水の体積とは水の分子の体積の総和のことではありません。
水の分子と分子の間の隙間を含めた量です。
だから氷になって隙間の大きい結晶構造が出来ると体積が大きくなり、密度が下がるということが起こります。
水とエタノールの混合溶液のの体積は元の体積の合計よりも小さくなっています。隙間の割合が減ったのです。
２種類の分子が混ざっている時に隙間はどちらの分子にいくらの割合で所属するかなんて分かるはずがありません。決めようもありません。

混合状態での成分物質の体積というのはいつも意味を持ちません。
ただ体積の足し算が成り立つ時は混合前の体積を使って代用しているのです。

気体の場合でも同じです。
理想気体であれば気体の種類が変わっても分子１つの占める空間の大きさが変わらないとしています。そこで空間を成分分子、Ａ，Ｂの数の比で割り振っています。これは混合前のＡの体積，　Ｂの体積と同じになります。
理想気体でなければ体積の足し算は成り立たなくなるはずです。体積％は意味を持たなくなります。
だから常に「体積の足し算が成り立つものとして」とか「理想気体であるとして」とかの注が必要になってきます。

この回答へのお礼

詳しいご説明ありがとうございました。

お礼日時：2009/11/25 19:16

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2009/11/25 09:16

体積％濃度なんて不思議な量を求めさせています。

この問題の場合で言うと計算不能です。
普通に出てくるのは質量％濃度です。
この場合、３０％です。
簡単すぎるからということで体積％に代えたのでしょうが問題のための問題ということでおかしな事になっています。

混合溶液の体積は密度から求めることが出来ます。
でも混合溶液中の水の体積、エタノールの体積は求めることが出来ません。
水だけの時、エタノールだけの時の体積はわかります。
でもこれは混ざっている時の体積に等しくありません。
混ざっている時の水の体積、エタノールの体積というのは意味を持ちません。

この問題では体積の足し算が成り立たないということを踏まえた計算ということがポイントです。数値はそのことが分かる範囲のものでいいはずです。密度の値の３桁は余分です。２桁で十分です。
面倒な計算をさせて混乱させるだけです。
電卓を使わない前提の問題のはずですから。
有効数字的にも意味を持ちません。

No.2 回答者： potachie 回答日時： 2009/11/24 22:38

ちょっとしたヒントだけ。

水１Ｌとエタノール１Ｌを混ぜると、２Ｌより体積が減ります。
これ、コップ１杯のビー玉とお米を混ぜてみると何となく分かるんですが。
体積どうしの足し算をしないことがポイントです。

この回答へのお礼

分かりました。ありがとうございます！

お礼日時：2009/11/24 23:38