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駆出し講師の覚書

駆出しの講師が、思ったこと、気になったこと、授業する際に自分が覚えておきたいことをまとめます。

高校化学molの考え方

molの考え方

最初に問題です。??には何が入るでしょうか?
Na + Cl = NaCl
1mol + 1mol = ??

 


答えは1molです。簡単でしたか?

今回は高校化学における最初の難関"mol"について解説したいと思います。

計算問題では、どのように使えばいいのか、まったくわからず
化学が嫌になってしまう人が多くいると思います。ここでは、
molに焦点を当てて、どのように考えるべきかをまとめます。

①"mol"ってなに?

中学で最小の単位として「原子」を知ったと思います。
1molとは原子が特定の数(6.0×10^23個)集まったときの単位です。
似た単位はダースでしょうか。1ダースといえば12個入りというのは、みなさんご存知でしょう。

上ではわざと説明しませんでしたが、
6.0×10^23個という数は原子でも分子でも同じです。

 

冒頭にあった1mol+1molが1molというのは、NaとClが結合し、NaClという分子になった。そして、原子だろうと分子であろうと6.0×10^23個なら1molなので結果的に1molになったということになります。

②"mol"とほかの単位の関係

molから変換できる単位として、L、個、gがあります。それぞれをまとめると下のようになります。

f:id:kuroki_t:20170330084241p:plain

図から把握してほしいのは1molというのは
6.0×10^23個となること
22.4Lとなること
です。

 

そして計算時に大事なのは、
molから何かに変換する場合は掛け算
何かからmolに変換する場合は
割り算
となることです。

図中にある「分子量」については次の項目でまとめます。

 

分子量とは

分子量とは、分子式に組まれる元素の原子量の合計です。
原子量とは、炭素原子を基準(12)としてほかの元素を表す値になります。炭素原子が12で基準となっているのは、歴史的にいろいろな調整がなされた結果らしいです。

たとえば、よくでる元素の原子量は以下のようになっています。

H:1,O:16,C:12,N:14

分子量は上記にあるような原子量の合計です。
つまり、水(H2O)の場合は「H×2+O×1」なので
「1×2+16×1=18」となります。
18が何かというと水1molであれば重さが18gになるということです。

ここで、もしかしたら「分子量に単位ってないのでは?」と疑問に思う人がいるかもしれません。たしかに、分子量には通常単位はありません。ですが、そのままだと計算ができないため、単位をつけて考えます。この時の単位は[g/mol]です。

1molの水があると
1[mol] × 18[g/mol]となり、18[g]となるのです。

 

例題

なお、
H=1,O=16,C=12,N=14
とします。

 

①1.8gのH2O(水)は何mol?

②1.2×10^23(個)のN2は何mol?

③2gのH2は何個?

 

例題の解説

1.8gのH2O(水)は何mol?

H2O の分子量は18(H×2 + O×1=18)です。
したがって、

1.8(g) ÷ 18(g/mol) = 0.1(mol)
となります。

 

1.2×10^23(個)のN2は何mol?

1.2×10^23(個) ÷ 6.0×10^23(個/mol) = 0.2(mol)

となります。

 

③2gのH2は何個?

gのままでは、個数を考えることができません。
じゃあどうするか?
gをmolに変換すればmolから個を得ることができます。
<gをmolに変換>
2(g) ÷ 2(g/mol) =1(mol)

<molから個に変換>
1(mol) × 6.0×10^23(個/mol) =6.0×10^23個
となります。

さいごに

最初にも書きましたが、molというのは化学分野における最初の難関だと思います。難関となるのは、新しく登場した単位であること、計算過程で単位変換を余儀なくされるためです。

概念を確認したら、例題を解いて理解を深めましょう。

おすすめの参考書は下記の記事でまとめました。

kurok.hatenablog.com