イントロ
どの単位でもmolを中継する
与量→mol→係数比→求量
反応式の係数比が直接つなぐのはmolです。質量gや粒子数個で与えられた量は、まずmolへ直し、係数比を使った後に求める単位へ戻します。
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定義
反応の量的関係
- 教科書では
- 化学反応式の係数比を物質量比として用い、反応物と生成物の質量・粒子数などを関連付ける関係です。
- 言いかえると
- 質量どうしを係数比で直接比較すると、物質ごとのモル質量の違いを無視してしまいます。粒子数も同様です。単位ごとの入口と出口は違っても、中央にmolと係数比を置けば、一つの判断手順で解けます。
公式
入口と出口の関係
反応式の左右は物質量比で接続します。
質量から物質量
n = m ÷ M
与えられた質量をその物質のモル質量で割ります。
- m質量（g）
- Mモル質量（g/mol）
使うときのコツ
入口と出口で別の物質のMを使う点に注意します。
物質量から粒子数
N = n × 6.02 × 10²³ mol⁻¹
求めた物質量へアボガドロ定数の近似値を掛けます。
- N指定した粒子数
使うときのコツ
分子、原子、イオン、式単位のどれを数えるか書きます。
解くコツ
反応式を整える→与量をmolへ→係数比→求量へ、の4箱を紙に書き、矢印ごとに単位を確認します。
手順
量的計算の5段階
- 1
正しい化学式と状態を用いて反応式を整える
- 2
必要な相手物質が十分にあるなど、反応条件を確認する
- 3
与えられた質量または粒子数を物質量へ直す
- 4
既知物質と未知物質の係数比でmolを変換する
- 5
求める質量または粒子数へ直し、単位と桁を検算する
比較
| 入口・出口 | 変換 | 使う値 |
|---|---|---|
| 質量g → mol | モル質量で割る | 入口物質のg/mol |
| mol → mol | 係数比で比例 | 整えた反応式 |
| mol → 質量g | モル質量を掛ける | 出口物質のg/mol |
| mol → 粒子数 | アボガドロ定数を掛ける | 数える粒子を指定 |
入口・出口質量g → mol
- 変換
- モル質量で割る
- 使う値
- 入口物質のg/mol
入口・出口mol → mol
- 変換
- 係数比で比例
- 使う値
- 整えた反応式
入口・出口mol → 質量g
- 変換
- モル質量を掛ける
- 使う値
- 出口物質のg/mol
入口・出口mol → 粒子数
- 変換
- アボガドロ定数を掛ける
- 使う値
- 数える粒子を指定
同じモル質量を入口と出口へ使うとは限りません。化学式ごとに値を対応させます。
例
- 場面
- 2Mg(s)+O₂(g)→2MgO(s)。Mg 4.86 gを十分なO₂と完全反応させる。MgとMgOのモル質量は24.3、40.3 g/mol、Nₐ=6.02×10²³ mol⁻¹とする。
- 順に考えると
- Mgは4.86÷24.3=0.200 molです。Mg:MgO=2:2なのでMgOも0.200 mol。質量は0.200×40.3=8.06 g、式単位数は0.200×6.02×10²³=1.20×10²³個です。
- ここが結論
- MgOは8.06 g、約1.20×10²³式単位です。取り込んだOの分だけMg単独より質量が増えます。
注意
質量へ係数比を直接掛けない
確認
確認テスト
Q1
2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)で、H₂ 1.0 molが十分なO₂と反応するとき、H₂Oは何mol生成しますか。
まとめ
まとめ
- 1
質量・粒子数は一度molへ直して反応式につなぐ
- 2
反応式を整え、必要量があるなどの条件を先に確認する
- 3
係数比でmolを変換した後、求める単位へ戻す
- 4
入口と出口で物質名、モル質量、数える粒子を取り違えない
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