理論編


第3問 
(A)に定義された記号を持ちいて、(B)に該当する数値を示す式を答えなさい。
(A)
m:気体の質量  M:分子量  D:標準状態における気体の密度(g/l) V:標準状態における1molの気体の体積(l) N:アボガドロ数
(B)
(1) 気体分子1個の質量(g)
(2) 気体m(g)中の分子数
(3) 標準状態における気体v(l)の質量
(4) 標準状態における密度D(g/l)の気体の分子量(モル質量)

解答


(1) M/N
(2) mN/M
(3) vM/V(または、vD)
(4) VD


☆アボガドロ数とは?☆
アボガドロ数
物質1モル中に含まれる分子の個数6.02×1023個のこと


☆式について☆
どんな式でも単位に注目しよう。単位を消去したりすることで式を導くことができることは、少なくないのだ!!

(1)は気体分子1個の質量をきかれているよね?M(分子量)とは、物質1molの質量を意味する。また、アボガドロ数は物質1molの個数を示してるから、全体の質量を個数で割れば1個分の質量は求められる!!
だから、[気体分子1個の質量(g)]=M/N となります。

(2)の気体m(g)中の分子数だけど、ここで1つ知っておいて欲しいことがあるんだ!!

☆モルと分子量と質量の関係☆
モル質量(g/mol)は、分子量や原子量や式量に単位をつけただけのもの。ここで、さっきのポイント、式が出たら単位を見るんだ! モル(物質量)を求める時、単位だけ計算したら、(mol)=(g)/(g/mol)となるよね?これをきちんと文字であらわすと、

モル(物質量)(mol)=質量(g)/モル質量(g/mol)

モル質量と分子量の数値は一緒なので

モル(物質量)(mol)=質量(g)/分子量

となります。

このポイントから、まず気体が何モルか求めます。質量/分子量がモルだから、m/M(mol)だね。 次に、1モルの個数はアボガドロ数であらわされてるから、m/M(mol)の個数、つまり気体m(g)中の分子数は(m/M)×NでmN/Mで表すことができる!!o(^O^)o

(3)も単位をみれば一目瞭然!!標準状態における気体の密度D(g/l)に気体の体積v(l)をかけてやれば、標準状態における気体v(l)の質量(g)はvDで表される!!また、標準状態における1モルあたりの体積はV(l)なので、気体v(l)のモル数がv/V(mol)で表されることはわかるかな?これがわかれば、これに1モルあたりの質量である分子量Mをかけてやることで標準状態における気体v(l)の質量はvM/Vと求められる!!

どちらでも表現できるようにしておきましょう!

(4)標準状態における密度D(g/l)の気体の分子量は、Vは標準状態における1モルの気体の体積(l)だから、単純にかけ合わせることで、分子量(モル質量)は求められるのだ!!よって答えはVDとなる。。。

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