質量/体積パーセント濃度が2.4 w/v%の尿素水溶液がある。この水溶液のモル濃度(mol/L)と質量モル濃度(mol/kg)を計算する。ただし、尿素のモル質量は60 g/mol、尿素水溶液の密度は1.0 g/mLとする。
2025/6/13
1. 問題の内容
質量/体積パーセント濃度が2.4 w/v%の尿素水溶液がある。この水溶液のモル濃度(mol/L)と質量モル濃度(mol/kg)を計算する。ただし、尿素のモル質量は60 g/mol、尿素水溶液の密度は1.0 g/mLとする。
2. 解き方の手順
まず、質量/体積パーセント濃度が2.4 w/v%であることから、溶液100 mL中に尿素が2.4 g溶けていることがわかる。
(1) モル濃度の計算
* 溶液100 mL中の尿素の物質量(モル数)を計算する。
尿素の物質量 = 尿素の質量 / 尿素のモル質量 = 2.4 g / 60 g/mol = 0.04 mol
* 溶液100 mL (0.1 L) に 0.04 mol の尿素が溶けているので、1 Lあたりのモル数を計算する。
モル濃度 = 尿素の物質量 / 溶液の体積 = 0.04 mol / 0.1 L = 0.4 mol/L
(2) 質量モル濃度の計算
* 溶液100 mLの質量を計算する。
溶液の質量 = 溶液の体積 × 溶液の密度 = 100 mL × 1.0 g/mL = 100 g
* 溶液100 g中の溶媒(水)の質量を計算する。
水の質量 = 溶液の質量 - 溶質の質量 = 100 g - 2.4 g = 97.6 g = 0.0976 kg
* 溶媒1 kgあたりの尿素の物質量(モル数)を計算する。
質量モル濃度 = 尿素の物質量 / 溶媒の質量 = 0.04 mol / 0.0976 kg = 0.4098 mol/kg
小数第3位を四捨五入して0.41 mol/kgとする。
3. 最終的な答え
モル濃度:0.4 mol/L
質量モル濃度:0.41 mol/kg