化学徒の備忘録

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【化学クイズ】濃度に関する計算問題

化学クイズです。今回は濃度に関する計算を紹介します。

ここでは分子量Mの物質A n molをv mL中に含む密度d g/mLの水溶液があると考えます。

また水の分子量をM0とする。

この時、

  1. 容量モル濃度
  2. 質量モル濃度
  3. 質量%濃度
  4. モル分率(濃度)

を考える。

1.容量モル濃度

容量モル濃度は溶液中に含まれる溶質のモル数を表す。そのため単位はmol(A) / L(全) となる。

そこで計算は

 \displaystyle \frac{(mol)}{(L)} = \frac{n}{v \times 10^{-3}} = \frac{1000n}{v}

となる。

2. 質量モル濃度

質量モル濃度は溶媒1 kg中に溶けている溶質の物質量(モル数)を表す。

そのため単位はmol (A)/ kg (溶媒) となる。

水の質量は全体の質量から物質Aの質量を引き算することで導くことができる。そこで次のような計算をすると求めることができる。

\displaystyle  \frac{n}{ (d \times v - M \times n) \times 10^{-3} } = \frac{1000n}{dv-Mn}

3. 質量%濃度

質量%濃度は溶液に対する溶質の質量の割合を百分率で表した値である。そのため計算は次の通りになる。

 \displaystyle  \frac{M \times n }{ d \times v } \times 100 = \frac{100Mn}{dv}

4. モル分率

モル分率はある成分のモル数と全成分のモル数との比を表したものである。

そこで、計算すると次のようになる。

 \displaystyle \frac{n}{ \frac{dv-Mn}{M_0}+n} = \frac{M_0 n}{dv+n (M_0 - M)}

 

わからなくなってしまったときにはビーカーなどを図示して整理してみるといいかもしれません。