物質量の求め方とは?単位や計算問題も解説!

化学 2018.12.21
物質量の求め方とは?単位や計算問題も解説!

高校の化学において基礎になるのがmol(モル)という単位です。

これは物質量を表す単位なのですが、よく分からない人も多いでしょう。

モルという単位そのものが高校から習うものですし、ここで躓いてしまうと、後々まで訳がわからなくなります。

そこで物質量の単位であるmolや計算問題なども、わかりやすく解説をしていきましょう。

→物質量の理解に役立つ記事まとめはコチラ!

 

    1.物質量(mol)とはいったい何か?

    先にもお伝えしましたが、molとは物質量の単位です。
    ここで躓くことが多いのですが、シンプルに考えましょう。

    物質量とは原子の量でもあります。ただ、小さすぎて正確な数字で把握しようとすると、大変です。

    そのため簡易的に、molという単位を当てはめています。

    単位の説明で良く例えにされるのが、鉛筆です。
    鉛筆はばら売りでも買うことができますが、基本的には12本1組になっているダースになります。この12本を1つにまとめたダースとmolは同じです。

    鉛筆なら1ダースは12本とわかりやすいですが、molの場合は6.02×1023という数字になります。

    ちなみに、この6.02×1023という数字はアボガドロ定数と呼ばれるものです。

    ※アボガドロ定数についてもっと知りたい方はこちら!

     

    では実践をしてみましょう。

    例題としてわかりやすいように、1molのH2Oという水分子を考えます。

    この時に水素原子であるHは2つありますから、2molあり、酸素原子のOは1つなので1molになります。

    ここで各原子(分子)の個数を確認しておきます。

    まず、水分子ですがこれは1molあるので、水分子が6.02×1023あることを意味しています。

    同様に考えて、水素原子は1.20×1024(12.04×1023)個酸素原子は6.02×1023あることを意味しています。

    このようにmolというのは、アボガドロ定数を簡易にしたものなので、特に怖がる必要はありません。

    molの内容がわからないと、化学という分野そのものの学習が進んでいかないので、基礎をしっかりと押さえておきましょう。

     

      2.物質量(mol)の計算をしよう

      molは物質量の単位であり、分子の個数のことです。

      分子や原子はとても数が多いので、1molといったように数えるという形になります。

      モル 計算式

      molの計算をする時は、質量と体積、そして個数の3つを求めるのが基本となってきます。

      質量はg、体積はL、個数は個として計算をしていきますが、最初に覚えておきたいことがあります。

      それは、molから何かの数値を求める時はかけ算を使い、反対に何かからmolを求めるのなら割り算を使うということです。

       

      • 分子量

      分子量とは、分子の重さのことです。

      分子とは1個あたりの重さが、それぞれに決まっています。
      ただ、1個の数値は極小になるので、1molあたり何gになるのかを考えるのです。

      これがモルを使った分子量になります。

      先ほどと同じく、H2Oとなる水分子で考えましょう。

      水分子は1molで、18gという数値が決まっています。

      内訳は水素Hが1つあたり1g、酸素が1つあたり16gです。

      H2Oですから、1+1+16で18gになります。

      ここで、水が54gあるとしましょう。

      54gの水には何molになるのか、問われたとします。

      モルを問われた時は割り算を使うのは、お伝えした通りです。

      では、問題に戻りましょう。

      54gの水を分子量18gで割ると、3になります。

      つまり、3molという結果を得られるのです。

       

      • 気体の計算(体積)

      体積をLで表すので、液体のリットルと勘違いをするケースが目立ちます。ただ、ここで紹介する計算は気体でしか使えません。

      しかし、気体であるのなら、どんな気体でも同じ計算式です。

      気体体積であるLを22.4で割ると、molになります。

      酸素も二酸化炭素も窒素も、それ以外の気体でも同じです。

      ここで気体の体積からmolを求めてみます。
      5.6Lの酸素に含まれるmolを求めるとなると、22.4で割るので0.25molとなるのです。

       

      • 個数

      1molは6.02×1023というのは紹介しました。

      ここで仮に、ある分子が3.01×1022あるとすると、
      そのmolは

      3.01×1022÷6.02×1023

      になります。

      計算をすると、0.05molです。

       

      3.化学の頻出問題である溶液の濃度計算

      化学の授業が進んでいくと、内容が溶液の計算に移ります。

      この溶液の計算で頻出なのが、濃度を求めるものです。

      この場合使われるのが、molではなくてモル濃度になります。単位としてはmol/Lです。

      ※モル濃度についてもっと詳しく知りたい方はこちら!

      ほとんどの場合、500mlといったように単位が違う形で出題されますので、まずは単位をLに直しましょう。

      1000で割るだけなので難しくはありませんが、単位直し忘れのケアレスミスだけは注意してください。

      ちなみに問題文では水溶液などと表記されることが多いですが、塩酸や希硫酸など後ろに溶液とつかないケースもあります。

      ただ、この場合も溶液ですから惑わされないようにしてください。

       

      では、計算問題を実践してみましょう。

      2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液が500mlあるとして、molを求めてみます。

      最初に500mlを1000で割って単位を直します。

      500÷1000=0.5L

      この0.5Lに2mol/Lをかけると、濃度が計算できるのです。

      0.5×2=1

      つまり、1molになるという計算です。

       

        4.物質量の例題を解いていこう

        では、実際に出題されるパターンの例題を紹介していきます。

        簡単な計算問題ですので、落ちついて考えれば難しくありません。

        例題1:H2O 5molは何gになるのか。(ただし水分子の分子量を18とする)

        molから計算をするので、今回はかけ算を使います。

        H2Oは1molあたり18gですから、18にmol数を書ければ答えがでます。

        答えは18×5=90ですので、90gです。

         

        例題2:二酸化炭素132gは何molになるのか。(ただし二酸化炭素の分子量を44とする)

        先ほどとは逆のパターンです。

        mol数を得るには割り算を使いますから、132を44で割ります。

        (44という数字がでてきましたが、これは二酸化炭素の分子量です。炭素であるCの原子量は12、酸素の原子量は16です。二酸化炭素はCO2なので、Cが1つにOが2つになります。計算式はC×1+O×2=12+16×2=44です。)

        問題に戻りましょう。

        132÷44となるので、答えは3です。

        つまり、3molが正解になります。

         

        例題3:H2 5molは何Lになるのか。

        気体の体積を求める時の数字は、22.4(L)です。

        molから求めるので、使われるのはかけ算になります。

        つまり、22.4×5=112なので、112Lが正解です。

         

        例題4:二酸化炭素22.4Lは何molになるのか。

        既に紹介していますから、簡単にいきましょう。

        22.4÷22.4となるので、正解は1molです。

         

        例題5:C(炭素) 1.0molは何個なのか。

        個数を求める時は、6×1023であるアボガドロ定数をかけます。

        物質の種類には関係ありません。

        つまり、計算式としては6×1023×1となります。

        6×1023個が正解です。

        どんな物質でも、1molは6×1023個であることを覚えておきましょう。

         

        例題6:Na 1.2×1024個は何molに該当するのか。

        こちらも先ほどやった問題の変形です。

        ただし、乗数にだけ気をつけておきましょう。

        ここを見落としてしまいがちですので、テストの時にもしっかり確認してください。

        1.2×1024÷6.0×1023

        =12×1023÷6.0×1023

        =2

        つまり、答えは2molとなります。

         

        ここから応用問題を紹介します。

        応用例題:18gの水分子は標準状態で何Lになるのか。

        最初に18gの水分子を割ってmolを求めます。

        18(g)÷18(g/mol)という計算式です。

        18の数字は上でお伝えしているので省きます。

        =18×1/18 =1

        となり、molの値は1となりました。

        次に、求めたmolに22.4L/molをかけます。

        1(mol)×22.4(L/mol)になりますから、22.4Lとなります。

        この問題も練習すれば難しくないでしょう。

        →物質量の理解に役立つ記事まとめはコチラ!

          5.おわりに

          物質量の求め方を紹介してみました。

          単位はmol(モル)でこれは分子量6.0×1023を示したものです。

          molの計算問題のポイントは、molから求める時はかけ算、molを求めるなら割り算になることです。

          化学では基本中の基本なので、しっかりと押さえておいてください。

          →物質量の理解に役立つ記事まとめはコチラ!

           

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          この記事の執筆者

          ニックネーム:受験のミカタ編集部

          「受験のミカタ」は、難関大学在学中の大学生ライターが中心となり運営している「受験応援メディア」です。