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基礎科目・化学・材料

molを使う計算

よく出る高校

7問H27・H30・R1・R2・R3・R7

質量を原子量・分子量で割って mol（物質量）に直し、合金の組成・燃焼で出る CO<sub>2</sub>・必要な鉱石の量などを求める計算が出ます。

よく出る形

  • 合金の「質量分率（重さの割合）」を「モル分率（原子の数の割合）」に直す（令和7・令和元・平成27）
  • 同じ重さの有機物を燃やしたとき，CO2 がいちばん多く出るものを選ぶ（令和2・平成27）
  • 鉄鉱石 Fe2O3 から鉄を 1000 kg 作るのに必要な鉱石の量（令和3）
  • 気体の体積・溶液中の溶質・分子数・反応で使う量などを mol に直し，いちばん小さいものを選ぶ（平成30）
  • 毎回，求めるもの（モル分率，CO2 の量，必要な鉱石の量，物質量の比較）が変わる。数字だけの入れ替えもある

覚えること

  • 物質量［mol］＝ 質量［g］÷ 原子量（分子量）。原子量は 1 mol あたりの重さ［g］
  • モル分率［%］＝ その成分の mol ÷ 全成分の mol の合計 × 100
  • 原子量の小さい元素は，同じ重さでも原子の数が多いので，モル分率が質量分率より大きくなる
  • 完全燃焼では，分子の中の炭素 C 1個につき CO2 1個になる。同じ重さなら「C の数 ÷ 分子量」が大きいほど CO2 が多い（例：エチレン C2H4 は 2÷28）
  • 燃焼で使う O2：C 1個につき O2 1個，H 2個につき O2 1/2個。同じ重さなら「O2 の数 ÷ 分子量」で比べる
  • 水素は軽いのに多くの酸素を使うので，同じ重さなら水素の割合が高いもの（メタン）ほど酸素を多く使う。CO2 最大と O2 最大は，答えが違うことがある
  • Fe2O3 の式量は 56×2＋16×3＝160，そのうち鉄は 112 なので，鉄の割合は 70%
  • 反応式の係数は mol の比を表す。CaCO3 → CaO ＋ CO2 は，1 mol から CaO と CO2 が 1 mol ずつできる
  • 標準状態（0℃，1.013×105 Pa）の気体は，1 mol で 22.4 L。固体は，mol × 式量で質量になる
  • 質量 → mol → 係数の比 → 体積や質量，の順に進めば，どんな反応でも量が出る。最後に反応の前後で質量の合計が合うかを見る

解き方

  • 全体を 100 g とおくと，質量分率の % の数字がそのまま重さ［g］になる
  • 成分ごとに「重さ ÷ 原子量」で mol を出し，mol を合計して，それぞれを合計で割って 100 を掛ける
  • 数値例（令和元年度）：Al 95.5%，Cu 4.50%（原子量 27.0，63.5）。Al：95.5÷27.0＝3.537 mol，Cu：4.50÷63.5＝0.0709 mol，合計 3.608 mol
  • 数値例（続き）：Al は 3.537÷3.608×100＝98.0%，Cu は 0.0709÷3.608×100＝1.96%
  • 鉄鉱石の例：鉄 1000 kg ÷ 0.70 ≒ 1429 kg の Fe2O3 が必要
  • 燃料の比べ方は，反応式を書いて，1 mol あたりの CO2（または O2）の mol 数を分子量で割る

ひっかけ

  • 質量分率の数字をそのまま写した選択肢（例：96.5・3.00・0.500）は誤り
  • Fe2O3 の Fe が2個あることを忘れると，1000×160÷56≒2857 kg になってしまう
  • 最後に各成分の % を足して，ほぼ 100% になるか確かめる
  • 質量を原子量で割るところを，かけない。原子量の大きい成分が増えて，向きが逆になる
  • 「CO2 がいちばん多く出る」と「O2 をいちばん多く使う」は別の問い。同じ答えと決めつけない
  • kg と g の取りちがいに注意（1.00 kg は 1000 g）。ずれると10倍や1000倍ちがう
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想定問題：1・2・3

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