2Nの硫酸を純水500mlに入れて、0.01mol/lの水溶液にしたいのですが、2Nの硫酸を何グラム入れればいいのですか? 説明と式があると助かります。

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A 回答 (6件)

すみません。


No.5の
>純水でも、温度によって結構密度は変わってきますよ?
は誇張しすぎだったようです。

調べてみたところ、0℃~40℃ぐらいの間では、多くても1%ぐらいしか変わりませんでした。

あと、理論の穴が1つ
>混合後の水溶液の体積B = ( w(H2SO4) / d(1-H2S4) ) + 500[cm3]
が常に成り立つならば、MidnightHawkさんの例のように単純に比率で混合すれば何倍希釈ができてしまうので、そもそもd(0.01-H2S4)は必要ありません(この場合は成り立つのか?)。


ということで、
1.水の比重も細かく言えば一定ではない。
2.2成分以上の混合の場合、混合前の体積の和が混合後の体積に等しいとは限らない。
3.計量容器から混合容器に洗い流しながら入れないと誤差が大きくなる。
しか言えてませんでした。
ちっとも答えになっていなくて申し訳ありません。


どなたか2についてフォローよろしくお願いします。
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こんにちは



ええと、皆さん2N-H2SO4の密度にしか頭が行っていないようなのですが、0.01mol/l-H2SO4と、H20の密度も必要だと思いますよ。


説明に使う記号を以下のように定めます。

2N(1mol/l)のH2SO4水溶液の比重がd(1-H2S4) [g/cm3]
0.01mol/lのH2SO4水溶液の比重がd(0.01-H2S4) [g/cm3]
投入する2N-H2SO4水溶液の質量がw(1-H2SO4) [g]
水の密度がd(H2O) [g/cm3]

このとき、
混合後の水溶液の質量A = w(1-H2SO4) + 500 * d(H2O) [g]
混合後の水溶液の体積B = ( w(H2SO4) / d(1-H2S4) ) + 500[cm3]
となるので、
A / B = d(0.01-H2S4)となるようなw(1-H2SO4)を投入すればよいということになります。

どこまで精度を求めるかにかかわってくるのですが、dooo123さんが求められている1mol/lは、何度を想定されているのでしょう(それがわかったところで私には上のそれぞれの比重は答えられないのですが・・・)。
純水でも、温度によって結構密度は変わってきますよ?


以下は半分独り言です
それぞれの数値が仮に決定できたとして、計量済みの硫酸水溶液と純水はどうやって混ぜるのでしょうか?
通常、計った薬品を混合するための容器に移すときには、計量した時の容器に薬品が残らないように洗い流しながら移すはずです。そうすると、500mlの水と混合するなんてことは不可能です。

時々このような質問を見かけますが、少し疑問に思ってしまいます。

プラントレベルならこの程度でよい?
いやいや、プラントレベルならなおさら混合後の水溶液のチェックのために、比重と温度の相関は必要なはず・・・・
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なんだかまったく間違ったことを答えてしまったようです。


もうしわけありません。
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MidnightHawk さんが回答されている通りですが,少しだけ整理してみました。



 硫酸の解離は,H2SO4 → 2H+ + SO4(2-)
 
 だから,   硫酸1モル → H+ 2モル

 したがって, 硫酸1モル = 硫酸2規定

 この関係から,0.01 mol/l = 0.02N

 つまり,   2Nを 0.02Nにするから,100 倍希釈

以下は MidnightHawk さんが回答されている通りですので省略します。
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「規定」とは酸の水素イオンや塩基の水酸化物イオンのモル濃度ですよね。


で、この濃度は完全電離状態で出しますから、
 『酸(または塩基)のモル濃度 × 酸(または塩基)の価数』
になります。

ここで硫酸は2価ですから、モル濃度から規定を算出場合には2を掛ければ良いことになります。

逆に規定からモル濃度を算出する場合には、規定を価数で割れば良い訳ですから、件の2N硫酸のモル濃度は
 2N ÷ 2価 = 1mol/L
となります。

これを用いて0.01mol/Lの硫酸を作るのですから、希釈率は
 1mol/L ÷ 0.01mol/L = 100倍
になります。

100倍に希釈するのですから、原液と希釈液(純粋)の比率は
 1(原液):100-1(希釈液) = 1:99

従って、希釈液(純粋)に容積比1/99の原液を加えれば良いことが判ります。

以上から、求める2N硫酸の量は
 500ml × 1/99 = 5.05ml
になります。

さて、ココで問題発生です(笑)
求める答えは重量(g)ですが、出てきた答えは体積(ml)です。
質問には2N硫酸の比重が提示されていませんので、これ以上は計算できません。
重量は「体積×比重(密度)」で求められますから、ご自分で計算なさって下さい。
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1規定というのは1g/1リットルですね。



また500mlの0.01mol/lの水溶液を作りたいわけですから
硫酸何モルが必要かというと0.005mol(5m・mol)ですね。

これに分子量をかければ硫酸何グラムが必要かがわかりますね。

あとは2Nの硫酸というのは1リットルの純水に
2gの硫酸がとけていると考えればよいのですから
必要な質量と比を用いれば2Nの硫酸を何ミリリットルいれればよいか
わかると思います。
計算は自分でやってみてください。
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④③の密度が1.08g/cm^3とする時の体積はいくつか?
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①は0.22mol/Lのエタノール水溶液があって,これの濃度の単位をmol/Lからmmol/mLに変えるという意味なら,mol側にもL側にもm(ミリ)を付けているので数値は変わらない.
よって0.22mmol/mLでしょうね.
例えば1gというのは1000mgですよね?mは10^(-3)の意味がありますが,
今回の質問における単位換算では分子側,分母側ともにmが入っているという事は,
0.22×1000[mmol]/1000[mL]という事なので,分子側・分母側の1000を約分すれば良い.

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回答は以上ですが,もう少し具体的に何が分からないのかを明確にした方が良いですよ.
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