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入試で役立つ化学 質量パーセント濃度とモル濃度

2021年02月06日

質量パーセントン濃度とモル濃度

 

 

多くの高校生が苦手なものとして、濃度の変換がある。

 

現在、高校化学で登場する濃度は化学基礎と化学で3種類ある。

 

質量パーセント濃度、

モル濃度、

質量モル濃度。

 

このうち、質量モル濃度だけは考え方が違うのだが、あとの2つは考え方が同じである。

 

考え方が同じというところをよく理解すると、濃度の変換もそれほど難しくはない。

 

濃度の計算の問題としてよく扱われるのが、質量パーセント濃度とモル濃度の2種類。

 

実は、この2つの濃度はどちらとも、

 

(濃度)=(溶質)÷(溶液)

 

という計算で求める点が同じであるが、それぞれの単位が違う。

 

つまり、

 

(濃度の変換)=(単位の変換)なのである。

 

もう少し詳しく言うと、

 

(質量パーセント濃度%)=((溶質g)÷(溶液g))× 100

 

(モル濃度mol/L)=(溶質mol)÷(溶液L)

 

要するに、溶質と溶液の単位を変えて、割ればいいということになる。

 

それでは、実際に濃度の変換をしてみよう。

 

0.1mol/Lの希硫酸の質量パーセント濃度は何%か?

 

H2SO4=98、この希硫酸の密度1.84g/cm3とする。

 

(解答)

0.1mol/Lの希硫酸の溶質と溶液の量は、

 

溶質 0.1mol

溶液 1L

 

溶質の単位をgになおすと、0.1×98=9.8g

 

1L=1000mL=1000cm3であるから(これは覚えていないとできない)、溶液の単位をgになおすと、1000×1.84=1840g

 

よって、

質量パーセント濃度は、

(9.8÷1840)×100=0.53%

となる。

※小数第3位を四捨五入した。

 

質量パーセント濃度からモル濃度への変換も同じことである。

この場合、最初に1Lあるとして計算するとよい。

 

 

質量モル濃度の考え方

 

 

さて、3番目の質量モル濃度は、

 

(濃度)=(溶質)÷(溶媒)

 

として計算するので、上記の2つの濃度とは考え方が違う。

 

しかし、単位の変換という点では同じことで、単位は次のようになっている。

 

(質量モル濃度mol/kg)=(溶質mol)÷(溶媒kg)

 

溶液中の溶媒だけをkg単位にして割ることで計算できる。

 

 

最後に

 

 

希薄な水溶液の場合は、モル濃度と質量モル濃度の数値はあまり違わないのであるが、それぞれの濃度の性質上、質量モル濃度を使用すべきときがある。

 

モル濃度は溶液の体積を使うため、温度変化を伴うときは溶液の体積が変化して、モル濃度の数値が変わってしまう。

 

そこで、温度変化を伴う沸点上昇や凝固点降下のときは質量モル濃度を使う。

化学では、理由を問う問題もよく出題されるので、覚えておこう。

 

(甲府駅北口校 N.S先生)