化学の計算問題では、モル濃度や質量パーセント濃度を使った計算が頻出します。特に、モル濃度の計算や質量パーセント濃度を求める問題は、理解しておくと便利です。この記事では、具体的な問題を解きながら、計算方法を詳しく解説します。
1. モル濃度の計算方法
モル濃度を求めるためには、まず溶液の質量とその溶質のモル質量を知ることが重要です。モル濃度は、溶質のモル数（mol）を溶液の体積（L）で割ったものです。
【問題1】 20%水酸化ナトリウム水溶液（密度1.2g/cm^3）のモル濃度を求める。 NaOHのモル質量は40g/mol。
解き方。
- まず、水酸化ナトリウムの質量を求めます。質量パーセント濃度が20%なので、20gのNaOHが100gの溶液中に含まれています。
- 次に、溶液の体積を求めます。密度1.2g/cm³を使用して、100gの溶液の体積を求めると、体積は約83.33cm³になります。これをLに換算すると0.0833Lです。
- NaOHのモル数を求めます。20gのNaOHのモル数は20g ÷ 40g/mol = 0.5molです。
- 最後に、モル濃度を計算します。モル濃度はモル数÷体積なので、0.5mol ÷ 0.0833L = 6.0mol/Lです。
2. 質量パーセント濃度の計算方法
質量パーセント濃度を求めるためには、溶質の質量と溶液全体の質量を知る必要があります。質量パーセント濃度は、溶質の質量（g）を溶液の質量（g）で割って100倍したものです。
【問題2】 6.0mol/Lの塩酸（密度1.1g/cm³）の質量パーセント濃度を求める。 HClの分子量は36.5g/mol。
解き方。
- まず、HClのモル数を計算します。6.0mol/Lの塩酸の1LあたりのHClの質量は、6.0mol × 36.5g/mol = 219gです。
- 次に、塩酸の密度1.1g/cm³を使って、1Lの溶液の質量を求めます。1L（1000cm³）の質量は、1.1g/cm³ × 1000cm³ = 1100gです。
- 質量パーセント濃度を計算します。質量パーセント濃度は、219g ÷ 1100g × 100 = 19.91%です。
3. モル濃度と質量パーセント濃度の使い分け
モル濃度と質量パーセント濃度は、溶液の濃度を示す異なる方法ですが、それぞれに適した用途があります。モル濃度は化学反応において重要な役割を果たし、質量パーセント濃度は溶液の成分を重量比で把握する際に有用です。
計算方法を理解していれば、問題を解く際にどちらを使うか迷うことはありません。それぞれの定義を理解し、問題に応じた計算を行いましょう。
4. まとめ
モル濃度や質量パーセント濃度を求める計算は、化学の基礎であり、日常的な問題に頻繁に登場します。この記事で紹介した解き方を参考に、練習問題を解きながら理解を深めていきましょう。計算機が使用できる試験でも、正しい公式を使い、確実に計算できるようにしましょう。
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