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濃度1.0mg/mLのベンゼンを10μリットル使用して、1リットルの気化びんで作成した標準ガスの濃度を体積比(ppm)にて求めよ。なお、気化びんは減圧状態で使用し、添加後常圧とする。この時の室温は25℃して考えよ。

上記設問、学生時に勉強したPV=nRTの式を用いながら算出するとは思うのですが、そこまでで完全に止まってしまいました。これから勉強する人間に教えるつもりでご教授して頂ければと思います。宜しくお願い致します

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A 回答 (1件)

1.0mg/mLのベンゼン溶液10μLを採取して気化びんに導入してベンゼンを気化させます。


この気化したベンゼンの体積が気化びんの容量(1L)に対してどの程度であるかを求める問題です。

質問者様のPV=nRTを用いて気化したベンゼンの体積を求めるという考えで間違いありません。
問題文より、P=常圧=1atm、R=気体定数=0.082L・atm/K・mol、T=25℃=298K、がわかっていますので、n=ベンゼンのモル数、を求めれば、PV=nRTに代入して気化したベンゼンの体積を求めることができます。

では実際に計算してみます。

1.0mg/mLのベンゼン溶液10μL(=10*10^-3mL)中のベンゼンの量を求めます。
1.0*(10*10^-3)=1.0*10^-2 mg=1.0*10^-5 g
これをモル数に変換します。ベンゼンの分子量は78(g/mol)ですから、
(1.0*10^-5)/78=(1.0/78)*10^-5 mol
これを、式PV=nRTを用いて体積(L)に変換します。
1*V=(1.0/78)*10^-5*0.082*298
V=3.1*10^-6 L
1Lの気化びんの中に3.1*10^-6L存在するので、その濃度(割合)は、
(3.1*10^-6)/1=3.1*10^-6
となり、単位をppm(百万分率)にしないといけませんので、
(3.1*10^-6)*10^6=3.1 ppm
となります。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
順を追って細かく、答えまで出していただいたので
1つ1つ確認しながら理解することが出来ました。
実際は他の溶液についても聞かれているので、これを元に
解いてみたいと思います。ありがとうございます

お礼日時:2011/01/28 10:54

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Q濃度換算について(mg/m3→ppm)

「環境空気中のベンゼン濃度95mg/m3をppmに換算せよ。
ベンゼンの分子量は78とする。」という問題を解きたいのです。ちなみに回答は29.8ppmなのですが、換算過程を教えて下さい。

Aベストアンサー

ちょっと情報不足ではないでしょうか。
試行錯誤して一応解答の29.8ppmにたどり着きましたが。

仮定1 求めるのは質量のppmではなくて、molのppmなんでしょう。
仮定2 温度は25℃、気圧は1atm

とした上で進めます。
(1)25℃での空気1m^3に含まれる分子のmol数=(1000/22.4)×(298/273)  
∵標準状態で気体1molあたり22.4リットル、1m^3=1000リットル

(2)空気1m^3に含まれるベンゼンのmol数=0.095/78

(3)
(2式)÷(1式)=29.78×10^-6

ppmはご存知かと思いますが、parts per million、いわば百万分率です。
したがって、29.8ppm

Q気体の濃度計算方法

気体の濃度計算方法

理学部化学科卒なのにこんなことが
分からなくて済みません。

分析化学の教科書を見ても
溶液の分析の仕方は書いてあっても
気体の分析の仕方は書いてありません。

1%は10000ppmだと思うのですが、
これは、体積当たりの重量(gかmgかもわからない)
で出すのでしょうか、対象物質の体積で出すのでしょうか。

近似的に理想気体の状態方程式を用いる場合
(実在気体の状態方程式であっても)
気体中の化学種は、区別しないので
体積/体積%などは、意味がないと
思います。

また、生物への影響を考えるのであっても、
同じ水素1%であっても、99%が窒素か酸素かに
よって大幅に違うと思います。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>1%は10000ppmだと思うのですが、これは、体積当たりの重量(gかmgかもわからない)
>>>で出すのでしょうか、対象物質の体積で出すのでしょうか。

体積当たりの体積か、質量当たりの質量かのどちらかを選べます。

法令では、どちらの体積百万分率も ppm でよいことになっていますが、
前者は volppm 、後者は ppmw と書くと親切です。

「計量単位規則」(別表第二という表をご覧ください)
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H04/H04F03801000080.html#3000000001000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000


>>>近似的に理想気体の状態方程式を用いる場合(実在気体の状態方程式であっても)気体中の化学種は、区別しないので体積/体積%などは、意味がないと思います。

意味はあります。
1キロリットルの空気の中に1ミリリットルの‘何か’があれば、
その‘何か’の濃度は 1volppm です。

>>>また、生物への影響を考えるのであっても、同じ水素1%であっても、99%が窒素か酸素かによって大幅に違うと思います。

体積当たりの体積ならば、窒素でも酸素でも同じです。

こんにちは。

>>>1%は10000ppmだと思うのですが、これは、体積当たりの重量(gかmgかもわからない)
>>>で出すのでしょうか、対象物質の体積で出すのでしょうか。

体積当たりの体積か、質量当たりの質量かのどちらかを選べます。

法令では、どちらの体積百万分率も ppm でよいことになっていますが、
前者は volppm 、後者は ppmw と書くと親切です。

「計量単位規則」(別表第二という表をご覧ください)
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H04/H04F03801000080.html#300000000100000000000000000000...続きを読む

Q濃度(ppm)からミリグラム(mg)に換算方法を教えてください。

仕事上で濃度ppmからミリグラムに換算して、回答にしなければならないのです。回答方法が解らないので、教えてください。よろしくお願い致します。

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#6です。補足見ました。

5×350/1000000=0.00175g=1.75mg

5g中に三酸化アンチモンは1.75mgあります。

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1ppmは0.0001%です。
逆に1%=10000ppmです。

そのため,
350ppm=350*0.0001
      =0.0350% ←小数点を4つ分移動
      =0.035%
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1ppmなら,0.0001%
12ppmなら,0.0012%
123ppmなら,0.0123%
1234ppmなら,0.1234%
12345ppmなら,1.2345%
です。

Qガス濃度計算方法をご教授ください

開放型タンクにおける溶存水素濃度の計算方法が分からなくて困っています。ご教授くださると助かります。

目的
ある開放タンク(全容量200m3)に溶存水素濃度25cc/kgの水を出来るだけ受け入れたい。溶存水素の全てが遊離したとして、爆発限界以下の4%以下にするためには開放タンクの気相部をどれだけ確保(m3)しておけばよいか知りたい。

大気(ベント)
||____
| 気相   |
|____|
| 水    |
|____|
開放型タンク

困っています。お願い致します。

Aベストアンサー

まず、水1kgの体積が1Lであり、空気中の水素濃度が0であることを仮定して話を進めます。
仮に水の体積をV(L)とおきますと、気相の体積は200000-V (L)になります。
その水から発生する水素は0.025V (L)になります。
後者が前者の4%になるのは、
(200000-V)x0.04=0.025V
8000=0.065V
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ただし、上記の前提に基づいて単純に計算しただけですので、内容に関する誤解があるかもしれません。

Q標準状態の液体や気体の変換方法を教えてください。

標準状態にある液体を気体に(その逆も)変換するときの計算方法を教えてください。ネットで検索すると色々な式が出ているのですが、どの単位で数値を入れればよいか等の基本的なことからわかりません。
お手数ですが、計算方法と素人でもかなり基礎的なところから勉強できるようなサイト等を教えてください。
かなりの素人なのでできるだけわかりやすい言葉で書かれているところがあればありがたいです。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:atm(気圧)
   1 atm = 1.01325×10^5 Pa
体積:L(リットル)
   1 L = 10^(-3) m^3
物質量の単位はmol(モル)、温度(絶対温度、熱力学温度)の単位はK(ケルビン)です。セルシウス温度との関係は、次の通りです。
絶対温度/K = セルシウス温度/℃ + 273.15
たとえば、0 ℃を絶対温度に直すには、
絶対温度/K = 0 + 273.15 = 273.15 ∴絶対温度 = 273.15 K
となります。高校の範囲では、よく273 Kと省略して使われます。
 標準状態(0 ℃、1 atm)での1 molの理想気体の体積は、
約22.4141 L
です。No.1さんのご回答のように、よく22.4 Lと略して使われます。
 気体定数Rは、使う単位によって数値が異なります。SI単位を使うと、
R = 8.314510 J K^(-1) mol^(-1) (ジュール毎ケルビン毎モル)
となります。8.314と覚えておけばよいでしょう。単位の換算の際に、
J = N・m(ニュートン・メートル) = Pa・m^3(パスカル・立方メートル)
の関係が必要になります。
 単位atm、Lを使うと、気体定数は
R = 0.082057 atm L K^(-1) mol^(-1) (気圧・リットル毎ケルビン毎モル)
となります。私は高校でこちらを習いました。値は0.08206か0.0821と覚えておけばよいでしょう。
 それから、PV = nRTを次のように変換して使う場合があります。
 両辺をVで割って、P = (n/V)RTとし、モル濃度cの定義式c=n/Vを代入して、
P = cRT …(1)
としたりします。式(1)は、濃度平衡定数と圧平衡定数の間の変換を行う際に使ったりします。
 また、物質量nと質量m、モル質量M(無名数の原子量、分子量、式量に単位g/molをつけたもの)の間の関係
n=m/M
を代入して、
PV = (m/M)RT
これを変形して
PM = (m/V)RT
ここに、密度ρの定義式ρ=m/Vを代入して、
PM = ρRT …(2)
と変形し、この式(2)を使ったりします。
 全部の式を覚える必要はありません。必要最小限の関係式と定数の値、そして単位の間の関係を覚え、上のように式の代入、文字の消去をして、式を自在に変形できるようになっておきましょう(そして計算間違いのないように)。

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:a...続きを読む

Qモル分率と体積パーセントとppm

はじめまして。気体の濃度の換算で困っています。

気体中のある物質のモル分率がわかっている場合、

それを 100倍 したものが 体積パーセント

それを1,000,000倍 したものが ppm

でよろしいのでしょうか。

Aベストアンサー

#1、#2のお答えで正しいのですが、まとめておきましょう。
モル分率:
ある物質のモル数/全ての物質のモル数 (0と1の間の数になります)
気体の場合は理想気体を仮定すると、
体積パーセント:
(ある物質の分圧/全体の圧力)×100
カッコ内はモル分率と等しいですね。
ppm、この際は体積ppm(vppm):
体積パーセント×10^+4=モル分率×10^+6
ですね。

Q分子量を物質量に変換、モル濃度の換算

モル濃度を求めるために、分子量を物質量に変換したいのですが、やり方がわかりません。
いや、大体は分かるのですが・・覚える自信がないのです。それというのも私は、「理解」しないとすぐ忘れてしまうのです・・。

物質量のことと、変換の仕方、それがモヤモヤとしてて・・
なるほど!って思えるような、説明求みます!

さらに、質量パーセント濃度からモル濃度への換算の仕方を教えてください。密度の求め方すら分からなくて・・・(恥)

Aベストアンサー

分子量というのは、1molあたり質量のことだとわかっていれば、出来ると思います。
分子量=質量(g)/物質量(mol) ということですね。

すなわち
物質量(mol)=質量(g)/分子量 と変換できます。

質量%濃度というのは、溶質の溶液に対する割合、つまり
質量%濃度=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
ということです。

密度というのは、1cm^3あたりの質量のことです。今回は溶液のことを考えていますから
溶液の密度(g/cm^3)=溶液の質量(g)/溶液の体積(cm^3)

モル濃度は、溶液1lあたりに溶けている、溶質の物質量ですから、
モル濃度(mol/l)=溶質の物質量(mol)/溶液の質量(l)
となります。

結局、公式を羅列しただけになってしまったけれども参考にしてください。

Qガス分析の濃度計算について

例としてサンプルガスをガスクロにかけて濃度を測ったのですが機械の事情でサンプルを約2倍に希釈しました。結果、A20%B2%C30%D2%E2%となりました。A~Eでトータル56%なので残りの44%は希釈に使用したガスだと思います。その際、A~Eの数値を希釈前の数値に換算したいのですがどのように計算すればよいでしょう?

Aベストアンサー

「残りの44%は希釈に使用したガス」というのが正しいなら、単なる小学生レベルの算数の問題。

A:20/56=0.357=35.7%、B:2/56=0.036=3.6%、以下C~Eも同様に計算すれば良い。

ガスの濃度だとか%から%へ換算する等々と考えるからから難しく感じてしまうのかもしれませんが、例えば、「全部で56g、その内Aの重さが20gであるなら、Aの重さの割合は何%?」という問題だったら、簡単に解けるでしょ。

Q定性分析と定量分析の違い

定性分析は与えられた物質がどのような元素郡を含むか(何が含まれているか)を知るのが目的であるのに対し、定量分析は与えられた物質に目的の成分がどれだけ含まれているかを知るのが目的ですよね?

では、それ(目的)以外で定性分析と定量分析の違いってありますか?
例えば、必要とされる条件とか。何でも良いですのでおしえてください!

Aベストアンサー

「定性分析の方が難しい」とは限りません。それは「何を指して」定性分析と
呼ぶか(採用する分析手法・装置も含め)の違いによります。

「元素分析」を例に取ると、原子吸光光度計による「定性分析」は、特定の
元素対応のホローカソードランプを取っ替え引っ替えしないといけませんから、
大変です。しかし、ICP発光やICP-MSでは全く事情が異なります。ICPでは
(感度は別にして)ほとんど全ての元素を一度に分析できます。この場合、
"定性分析"として検出可能な濃度下限は「検出下限」と呼ばれます。
これに対し、「その元素がどれだけの量含まれているか」の定量分析が
できる濃度下限は「定量下限」と呼ばれます。通常、

  定量下限>検出下限

です。このため、一般に"定量分析"の方が濃度的に大きなものを必要とする
ので、ある対象について、

  定性分析はできても、定量分析はできない

ということが起こります(当然"ある濃度以下である"ということは言えますが)。
もちろん、再現性などの観点でも、定量分析の方が要求されるものが多く
なります。

「定性分析の方が難しい」とは限りません。それは「何を指して」定性分析と
呼ぶか(採用する分析手法・装置も含め)の違いによります。

「元素分析」を例に取ると、原子吸光光度計による「定性分析」は、特定の
元素対応のホローカソードランプを取っ替え引っ替えしないといけませんから、
大変です。しかし、ICP発光やICP-MSでは全く事情が異なります。ICPでは
(感度は別にして)ほとんど全ての元素を一度に分析できます。この場合、
"定性分析"として検出可能な濃度下限は「検出下限」と呼ばれます。
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