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小テスト ／ cb-04

物質量（mol・モル質量・気体の体積・粒子の数）

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物質量（mol・モル質量・気体の体積・粒子の数） ── 問題

基礎

  1. 水酸化ナトリウム NaOH の分子量または式量を求めなさい。原子量は H ＝ 1.0、C ＝ 12、N ＝ 14、O ＝ 16、Na ＝ 23、Mg ＝ 24、Al ＝ 27、S ＝ 32、Cl ＝ 35.5、K ＝ 39、Ca ＝ 40、Cu ＝ 64 とする。
  2. 酸素 O₂（モル質量 32 g/mol）60.8 g の物質量は何 mol ですか。
  3. 水 H₂O（モル質量 18 g/mol）1.2 mol の質量は何 g ですか。
  4. 物質量 1 mol について正しいものはどれですか。　（ア 粒子 1 個のこと　イ 粒子 6.0 × 10²³ 個の集まりで、質量はモル質量（原子量・分子量・式量に g をつけた値）に等しい　ウ どんな物質でも質量は 1 g　エ 気体でも液体でも体積は 22.4 L）
  5. 標準状態で 22.4 L を占める気体について正しいものはどれですか。　（ア 分子量が大きい気体ほど物質量が多い　イ 水素なら 2 mol、酸素なら 1 mol　ウ 気体の種類によらず、質量は 22.4 g　エ 気体の種類によらず、物質量は 1 mol）

標準

  1. 標準状態で 2.24 L の気体の物質量は何 mol ですか。標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  2. 酸素 O₂（モル質量 32 g/mol）8 g は標準状態で何 L ですか。標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  3. 水 1.3 mol に含まれる分子の数は何個ですか。アボガドロ定数を 6.0 × 10²³ /mol とし、答えは「× 10²³ 個」の係数を答えなさい。
  4. 同じ質量で比べたとき、含まれる分子の数が最も多い気体はどれですか（H ＝ 1.0、C ＝ 12、N ＝ 14、O ＝ 16）。　（ア メタン CH₄　イ 水素 H₂　ウ 二酸化炭素 CO₂　エ 窒素 N₂）
  5. 空気（平均分子量約 29）より軽い気体はどれですか。　（ア 二酸化炭素 CO₂（44）　イ アンモニア NH₃（17）　ウ 酸素 O₂（32）　エ 塩素 Cl₂（71））

発展

  1. 水 H₂O（モル質量 18 g/mol）27 g に含まれる水素原子の物質量は何 mol ですか。
  2. 標準状態での密度が 0.76 g/L の気体の分子量を整数で求めなさい。標準状態の気体 1 mol の体積を 22.4 L とする。
  3. 塩素には ³⁵Cl（相対質量 35.0、存在比 72 %）と ³⁷Cl（相対質量 37.0、存在比 28 %）がある。塩素の原子量を求めなさい。
  4. 水 18 g に含まれる原子の総数として正しいものはどれですか（H₂O ＝ 18、アボガドロ定数 6.0 × 10²³ /mol）。　（ア 1.8 × 10²⁴ 個　イ 1.2 × 10²⁴ 個　ウ 3.0 × 10²³ 個　エ 6.0 × 10²³ 個）
  5. 原子量の説明として正しいものはどれですか。　（ア 最も多い同位体の質量数　イ 原子 1 個の質量を g で表した値　ウ 陽子と中性子の数の和　エ ¹²C の質量を 12 としたときの各同位体の相対質量を、存在比で平均した値）

物質量（mol・モル質量・気体の体積・粒子の数） ── 解答

基礎

  1. 40　化学式中の原子量の和。答え：40。
  2. 1.9　n ＝ 質量 ÷ モル質量 ＝ 60.8 ÷ 32 ＝ 1.9 mol。
  3. 21.6　質量 ＝ 物質量 × モル質量 ＝ 1.2 × 18 ＝ 21.6 g。
  4. イ　粒子 6.0 × 10²³ 個の集まりで、質量はモル質量（原子量・分子量・式量に g をつけた値）に等しい　22.4 L は標準状態の気体だけ。
  5. エ　気体の種類によらず、物質量は 1 mol　同温・同圧・同体積の気体は同数の分子を含む（アボガドロの法則）。

標準

  1. 0.1　n ＝ 体積 ÷ 22.4 ＝ 2.24 ÷ 22.4 ＝ 0.1 mol。
  2. 5.6　n ＝ 8 ÷ 32 ＝ 25/100 mol、体積 ＝ n × 22.4 ＝ 5.6 L。
  3. 7.8　個数 ＝ n × 6.0 × 10²³ ＝ 1.3 × 6.0 × 10²³ ＝ 7.8 × 10²³ 個。
  4. イ　水素 H₂　同じ質量なら分子量が小さいほど mol が多い。H₂（2）＜ CH₄（16）＜ N₂（28）＜ CO₂（44）。
  5. イ　アンモニア NH₃（17）　分子量が 29 より小さい気体は空気より軽い（H₂・He・CH₄・NH₃ など）。

発展

  1. 3　分子の物質量 ＝ 27 ÷ 18 ＝ 15/10 mol。1 分子中に水素原子は 2 個なので、水素原子は 2 倍 ＝ 3 mol。
  2. 17　分子量 ＝ 密度 × 22.4 ＝ 0.76 × 22.4 ≒ 17。
  3. 35.56　原子量 ＝ 相対質量の存在比による平均 ＝ 35.0 × 72/100 ＋ 37.0 × 28/100 ＝ 35.56。
  4. ア　1.8 × 10²⁴ 個　水 1 mol ＝ 分子 6.0 × 10²³ 個。1 分子に原子 3 個なので 1.8 × 10²⁴ 個。
  5. エ　¹²C の質量を 12 としたときの各同位体の相対質量を、存在比で平均した値　塩素の原子量 35.5 は ³⁵Cl と ³⁷Cl の平均。質量数（整数）とは別。

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