化学基礎：溶液の濃度計算問題の解き方と解説

化学の問題で溶液の濃度に関する問題はよく出題されます。今回は、いくつかの代表的な問題を通じて、溶液の濃度計算の解き方を解説します。

問題(1): 水酸化ナトリウム水溶液の質量パーセント濃度

問題：5.0gの水酸化ナトリウムを75.0gの水に加え完全に溶解させた。この水酸化ナトリウム水溶液の質量パーセント濃度は何%か。

解き方：質量パーセント濃度は、溶質の質量を溶液の質量で割った値に100を掛けることで求められます。

質量パーセント濃度 = (溶質の質量 / 溶液の質量) × 100

溶液の質量は水酸化ナトリウムの質量と水の質量を足したものです。よって、溶液の質量 = 5.0g + 75.0g = 80.0g

質量パーセント濃度 = (5.0g / 80.0g) × 100 = 6.25%

問題：水100gにグルコースを溶かして20%のグルコース水溶液をつくりたい。必要なグルコースは何gか。

解き方：20%の水溶液を作るために必要なグルコースの質量は、全体の質量の20%に相当する質量です。

必要なグルコースの質量 = (全体の質量) × 20%

全体の質量 = 100g + グルコースの質量となります。全体の質量をxとした場合、グルコースの質量は x × 0.2 となります。

100g + x = x × 0.2

解くと x = 125g となり、必要なグルコースの質量は 125g – 100g = 25g

問題：グルコースC6H12O6 9.0gを含む水溶液を250mL作った。この溶液のモル濃度は何mol/Lか。

解き方：モル濃度は溶質のモル数を溶液の体積で割った値です。

まず、グルコースのモル数を求めます。モル数 = 質量 / 分子量です。グルコースの分子量は180g/molなので、モル数は 9.0g / 180g/mol = 0.05mol です。

モル濃度 = 0.05mol / 0.250L = 0.20mol/L

問題：0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液400mL中に含まれる水酸化ナトリウムは何gか。

解き方：まず、モル数を求めます。モル数 = モル濃度 × 体積です。体積はL単位に直す必要があるので、400mL = 0.400Lです。

モル数 = 0.20mol/L × 0.400L = 0.080mol

次に、水酸化ナトリウムの質量を求めます。質量 = モル数 × 分子量です。水酸化ナトリウムの分子量は40g/molなので、質量は 0.080mol × 40g/mol = 3.2gです。

溶液の濃度を求める問題では、質量パーセント濃度やモル濃度など、異なる計算方法を使います。問題を解くためには、基本的な公式を覚えておくことが重要です。問題を解く練習を重ねて、確実に理解を深めていきましょう。