【化学基礎】濃硫酸のモル濃度を求める問題

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質問回答 質問回答

化学基礎の濃硫酸のモル濃度を求める問題です。

問題密度が 1.8 g/cm$^3$ で,質量パーセント濃度が 98% の濃硫酸のモル濃度を求めよ。
モル濃度を求める典型的な問題なので,絶対に解けるようにしよう!
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考え方

まず,モル濃度とは単位体積の溶液中の溶質の物質量のことです。

この文章を読んで意味が分からない人は,そもそも用語の意味を知らないから「分からない状態になる」んです。

単位体積とは,1 cm$^3$ や 1 L などを指します。立方センチメートルやリットルって結局どれを使うのかは使用する単位で決まります。モル濃度の場合,単位は mol/L ですから,単位体積は 1 L を意味します。

また,溶質は溶けている物質,つまり硫酸のことです。物質量は「物質を構成する要素粒子の個数をアボガドロ定数で割ったもの」ですが,簡単にいうとモル数(何 mol か)ということです。

したがって,1 L の濃硫酸の中に溶けている硫酸($\ce{H2SO4}$)が何モル溶けているかを求める問題ということです。

解答

1 L つまり 1000 cm$^3$ の濃硫酸があるとすると,密度が 1.8 g/cm$^3$ であるから,

\begin{align*}
(濃硫酸の質量)=1.8\times1000=1.8\times10^3~\mathrm{g}
\end{align*}
質量パーセント濃度が 98 $\%$ だから,その中に溶けている $\ce{H2SO4}$ の質量は,
\begin{align*}
1.8\times10^3\times\dfrac{98}{100}=18\times98~\mathrm{g}
\end{align*}
$\ce{H2SO4}$ の分子量は
\begin{align*}
1\times2+32+16\times4=98
\end{align*}
であるから,$18\times98~\mathrm{g}$ の $\ce{H2SO4}$ の物質量は
\begin{align*}
\dfrac{18\times98}{98}=18~\mathrm{mol}
\end{align*}
よって,求めるモル濃度は,$18~\mathrm{mol/L}$

まとめ

分かりやすくするために,1つ1つ式をバラバラに書きましたが,次のようにまとめて書けるようにすると良いでしょう。

\begin{align*}
\dfrac{1.8\times10^3\times0.98}{98}=18
\end{align*}

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