物質量の求め方とは?単位や計算問題も解説!

化学 2018.12.21

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。

 

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。

 

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。

 

 


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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

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