[問]
40%硫酸の密度は1.30g/mlである。
この硫酸のモル濃度を求めよ。

みなさんならこの問題、どう解きますか?
どの参考書にも私が考えた解法では解いていないのです。
みなさんの解き方と(もしあるなら)私の解法の間違っている点を教えて下さい。

[私の解法]
1.30g/mlより1300g/l
H2SO4:1.0×2+32+16×4=98(分子量の計算です)
1300÷98×0.4(40%のことです)mol/lより
5.306・・・mol/l≒5.31mol/l
有効数字は2桁なのかもしれませんが
私としてはこの解法で間違いはないと思っています。

ちなみに、どの参考書にもあるという解法で解いても
答えが多少違ってくるといっても答えには影響ありません。

化学の先生はいろいろな解き方があるからいいと思うけど
はっきりしたことは調べてみないといけない、といわれました。
とても引っかかっているので教えて下さい。お願いします。

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A 回答 (4件)

inorganicchemist さんもお書きの様に,計算するだけなら順序はどちらでも構わないと思います。



ただし,そこで行なっている計算の意味を考えた場合,chemistry さんの方法はあまり良くないと思います。

つまり,個々の計算で得られる数値が何を意味しているかを考えると,

 1.30 g/ml より 1300 g/l
 H2SO4: 1.0 x 2 + 32 + 16 x 4 = 98 (分子量の計算)

ここまでは計算によって得られる数値に意味がありますね。では,次の 1300 ÷ 98 は?これは何を求めているのでしょうか? x 0.4 (40%のことです)は何の 40% を求めているのでしょうか?

どの様な問題にでも対応できるようにするには,個々の計算の意味を明らかにしておく必要があります。そのためには,1300 x 0.4(硫酸の重量です)を求めてから ÷ 98 (モル数です)を求める必要があります。

いかがでしょうか。
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解法が正しいか正しくないかは別として、この計算順序を見て思うのですが、mol%とwt%とを混同されていませんでしょうか?



> 1300÷98×0.4(40%のことです)mol/lより

いきなり1300÷98を行っておりますが、比重1300g/Lの液体は硫酸の純物質ではないので、硫酸の分子量で割ってみたところで、得られる値は意味をなしません。さらに、次に×0.4を行っておりますが、こういった計算順序はmol%と混同されているように思います。

ここでの40%とは40wt%のことだと思いますので、まず最初に1300×0.4で、混合物中の硫酸の質量を求め、その質量を分子量で割り、物質量、モル濃度を求めるべきだと思いますが…。
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ここで言う「モル濃度」が「体積モル濃度」ならば正解です。



おっしゃるようにこの出題から有効数字は3桁以上はないので問題ないです。
また、理論展開も問題ないと思います。

もし「モル濃度」が「重量モル濃度」だと間違えになりますが、参考書の数字が大差ないのなら、これはないですね。

という訳で、私は正解であろうと思います。

参考URL:http://www.ccr.niigata-u.ac.jp/home/kimura/ac-h9 …
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問題ないと思いますよ。


式で表せば
C=10×d×a/M
になりますから、あとはどこから計算するかによって
四捨五入の範囲で数字が変わるといった程度でしょう。

ただし、私の考えでは、あくまで重量パーセントを
モル濃度に変換する。そのときに密度、分子量という
値を用いても良い。という解釈ですので、参考書通りの
説明の方がしっくりきます。
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すでに答えは出ているようですが、「濃度」の問題では、

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(2)溶質を溶かしている「うすめるもの」(溶媒)

の量が必要で、
 (濃度)=(溶質の量)/(溶質 + 溶媒の量)
とうことです。

 常に、「溶質」と「溶媒」の両方の量を明確にすれば、どんな問題にも対応できます。

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 → 6X = 0.6
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すでに答えは出ているようですが、「濃度」の問題では、

(1)中に溶けているもの(溶質)
(2)溶質を溶かしている「うすめるもの」(溶媒)

の量が必要で、
 (濃度)=(溶質の量)/(溶質 + 溶媒の量)
とうことです。

 常に、「溶質」と「溶媒」の両方の量を明確にすれば、どんな問題にも対応できます。

この問題の場合には、溶質が「mol」単位で、「溶質 + 溶媒の量」が「リットル」ですので、それで統一して明確にしていきます。

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 No.1さんのおっしゃる通り、比例関係にはなりません。しかし、関係づけることはできます。ただし、ほかのいろいろなものが分かっていないといけません。
 pHの定義は、
pH=-log(c(H+)/(mol dm^(-3))) …(1)
です。c(H+)は、H+のモル濃度です。いま、液体がアルカリ性とのことなので、水のイオン積Kwと
Kw=c(H+)・c(OH-) …(2)
の関係にあります。また、このアルカリ性を与えている塩基(塩基とアルカリは、この場合同じ意味と考えてかまいません)をBとして、Bが強塩基か弱塩基かにもよりますが、一般的に次の電離平衡
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pH=log d-log[{M(溶質)/(g/mol)・Kw/(mol/dm^3)^2}/{w(溶質)/10^(-2)・10α}] …(5)
となります。式(5)が、比重dとpHの関係式です。これを簡略化して見ると、
pH=log d+(何とか)
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 ちなみに、式(5)のM(溶質)/(g/mol)、Kw/(mol/dm^3)^2、w(溶質)/10^(-2)は、それぞれ溶質のモル質量、水のイオン積、溶質の質量分率を、単位g/mol、(mol/dm^3)^2、10^(-2)(すなわち%)で表したときの数値を表しています。こうすると実用上便利ですので。

 No.1さんのおっしゃる通り、比例関係にはなりません。しかし、関係づけることはできます。ただし、ほかのいろいろなものが分かっていないといけません。
 pHの定義は、
pH=-log(c(H+)/(mol dm^(-3))) …(1)
です。c(H+)は、H+のモル濃度です。いま、液体がアルカリ性とのことなので、水のイオン積Kwと
Kw=c(H+)・c(OH-) …(2)
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硫酸1モルを重さではかり、それを希釈して1リットルにするということです。式云々ではありませんし、濃硫酸を体積ではかるのが現実的であるとは思えません。したがって、硫酸の濃度18mol/Lを意識する必要はありません。意識すべきは硫酸の純度と分子量です。分子量は98なので、98%硫酸であればちょうど100gが1モルです。したがって、150gを1リットルに希釈すればよいということです。これは900mLの水を加えるという意味ではありません。適当な量の水を加えて1リットルにするということです。まあ、このあたりは求める精度にもよることです。
ちなみに、100gの濃硫酸に水を加えると大変なことになりますので、単純に混ぜるのはやめておいた方が良いでしょう。少なくともこの手の計算ができない人には危険すぎます。病院行きになりたくなければ経験者の指導の元に行って下さい。

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ちなみに、超純水を使うのはほとんど無意味です。それが意味を持つほど硫酸やリン酸の純度は高くありません。

硫酸1モルを重さではかり、それを希釈して1リットルにするということです。式云々ではありませんし、濃硫酸を体積ではかるのが現実的であるとは思えません。したがって、硫酸の濃度18mol/Lを意識する必要はありません。意識すべきは硫酸の純度と分子量です。分子量は98なので、98%硫酸であればちょうど100gが1モルです。したがって、150gを1リットルに希釈すればよいということです。これは900mLの水を加えるという意味ではありません。適当な量の水を加えて1リットルにするということです。...続きを読む

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比重と体積または重量と直接の関係はありません(比重が〇だから体積は×でなければならないと言う関係)、ただし、体積、重量のいずれかの条件を同じにしたときは、もう一方の値は比重に比例する形で変化します。
水と油を混ぜて流せばどうなるか試してみましょう。
※ 言葉の定義ができていません、言葉の本当の意味も理解できていません、あかの他人とのコミ二ュケーションには正しい日本語が必要です(日本では)。
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簡単な割算ができず、、、
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