水溶液の問題
ビーカー A には質量パーセント濃度 の食塩水が 、ビーカー B には質量パーセント濃度 の食塩水が 入っている。A、B の食塩水をそれぞれよくかき混ぜてから、A と B から同時に ずつ食塩水を取り出した。そのあと、A から取り出した食塩水を B に、B から取り出した食塩水を A に入れて、それぞれよくかき混ぜた。すると、A と B の食塩水の質量パーセント濃度が等しくなった。 は何 g ですか。ただし、食塩水を混ぜ合わせても食塩や水の質量は変わらないものとし、 とする。
この問題で使うもの
- 質量パーセント濃度(説明と入口の問題)
- 濃度の異なる水溶液を混ぜる(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
食塩水を交換したあとも、A と B の食塩水の質量はそれぞれ 、 のままです。食塩の質量がどう変わるかを を使って表しましょう。
ヒント 2
A の食塩は「 から を出して を入れる」、B の食塩は「 から を出して を入れる」と考えます。
ヒント 3
A の食塩は 、B の食塩は と表せます。 を解きましょう。
答えと解説
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解説を読む
食塩の質量は「食塩水の質量 × 質量パーセント濃度 ÷ 100」で求められる。
はじめに溶けている食塩の質量は
取り出した の食塩水にふくまれる食塩は、A からのものが 、B からのものが である。
A は 出して 入れるので、食塩水の質量は のままである。食塩の質量は
B も食塩水の質量は のままで、食塩の質量は
A と B の濃度が等しいので
両辺に をかけると
これは を満たす。
(確かめ)A の食塩は で、濃度は である。B の食塩は で、濃度は である。
なお、食塩の合計 を食塩水の合計 で割った が、全体を混ぜたときの濃度と一致している。
よって、 である。
別解
最初の食塩の質量は、A が g、B が g である。
同じ質量 g ずつ交換するので、A、B の食塩水の質量は最後も A が 300 g、B が 200 g のままである。
最後に濃度が等しくなるので、その濃度は全体の濃度に等しい。全体では食塩 g、食塩水 g なので、濃度は である。
A について考える。A から取り出した食塩水 g には食塩が g、B から入れた食塩水 g には食塩が g ふくまれる。したがって、交換後の A の食塩は (g) である。
これが 300 g の 7.6 % にあたるので、
検算:B の食塩は g である。 より 7.6 % となり、A と一致する。また を満たす。
答え:120 g