溶液の性質（知識）の問題
希薄溶液の性質と冷却曲線に関する記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、溶質はいずれも不揮発性であり、塩化ナトリウムは水中で完全に電離するものとする。また、圧力は一定とする。
- ア 不揮発性の溶質を溶かした溶液の蒸気圧は、同じ温度の純溶媒の蒸気圧より低いので、溶液の沸点は純溶媒の沸点より高くなる。
- イ 同じ質量モル濃度の塩化ナトリウム水溶液とグルコース水溶液では、グルコース水溶液のほうが凝固点が低い。
- ウ 希薄溶液の浸透圧は、溶液のモル濃度と絶対温度の積に比例する。
- エ 水溶液と純水を、水分子だけを通す半透膜で仕切ると、水分子は水溶液側から純水側へ移動する。
- オ 純水を冷却していくと、過冷却の状態を経て凝固が始まると温度が上がり、凝固点に達したあとは、すべて凝固するまで温度が一定に保たれる。
この問題で使うもの
- 蒸気圧降下と沸点上昇（説明と入口の問題）
- 凝固点降下と冷却曲線・過冷却（説明と入口の問題）
- 半透膜と浸透圧（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（31 技能）
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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
蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下・浸透圧の大きさが何で決まるか、および純溶媒の冷却曲線の形を思い出そう。
ヒント 2
沸点上昇度・凝固点降下度は溶質「粒子」の質量モル濃度に比例し、浸透圧は で表される。また、半透膜では溶媒が濃度の小さい側から大きい側へ移動する。
ヒント 3
電解質の電離を考えるとイは誤り、溶媒の移動の向きを考えるとエは誤りである。残りの記述を確かめよう。
答えと解説
答えを見る
ア, ウ, オ
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解説を読む
各記述を順に確かめる。
- ア 正しい。不揮発性の溶質を溶かすと、溶液の蒸気圧は純溶媒より低くなる（蒸気圧降下）。そのため、蒸気圧が外圧（大気圧）と等しくなる温度、すなわち沸点は純溶媒より高くなる（沸点上昇）。
- イ 誤り。凝固点降下度は溶質粒子の質量モル濃度に比例する。塩化ナトリウムは と電離するので、溶質粒子の質量モル濃度はグルコース水溶液の 2 倍になる。したがって凝固点が低いのは塩化ナトリウム水溶液のほうである。
- ウ 正しい。ファントホッフの法則より、希薄溶液の浸透圧 は、モル濃度 と絶対温度 を用いて （ は気体定数）と表され、 に比例する。
- エ 誤り。半透膜を通って溶媒の水分子は、純水側から水溶液側（濃度の大きい側）へ移動する。この移動を止めるために溶液側に加える圧力が浸透圧である。
- オ 正しい。液体が凝固点より低い温度になっても凝固しない状態を過冷却という。凝固が始まると凝固熱が放出されて温度が凝固点まで上がり、純物質では凝固している間、放出される凝固熱と奪われる熱がつり合って温度は一定に保たれる。
よって、正しいものはア、ウ、オである。
別解
ア: 不揮発性の溶質を溶かすと蒸気圧降下が起こり、溶液が沸騰する（蒸気圧が外圧に等しくなる）にはより高い温度が必要になる。沸点上昇で正しい。
イ: 同じ質量モル濃度でも、NaCl は完全電離して溶質粒子の総量が約 2 倍（ と ）になり、グルコースは電離しない。凝固点降下度は溶質粒子の質量モル濃度に比例するので、NaCl 水溶液のほうが凝固点が低い。グルコースのほうが低いという記述は誤り。
ウ: ファントホッフの法則 より、浸透圧は溶液のモル濃度と絶対温度の積に比例する。正しい。
エ: 半透膜で仕切ると、溶媒分子は濃度の低い側（純水）から高い側（水溶液）へ移動する。水溶液側から純水側という記述は誤り。
オ: 純水を冷却すると、凝固点より低い温度まで過冷却状態になり、凝固が始まると温度が凝固点まで上がる。純溶媒は凝固点で、すべて凝固するまで温度が一定に保たれる。正しい。
正しいものは ア、ウ、オ。