溶液の性質の問題
グルコース(非電解質) を水 に溶かした水溶液を冷却し、 に保ったところ、一部の水が氷となって析出し、残った水溶液と氷が共存した状態になった。析出した氷の質量は何 g か。有効数字 2 桁で答えよ。
ただし、水の凝固点は 、水のモル凝固点降下は とする。析出する氷は純粋な水であり、グルコースは析出しないものとする。水溶液は希薄溶液とみなし、水の蒸発は無視する。
この問題で使うもの
- 冷却による氷の析出と溶液の濃縮(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(36 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 実験器具の使い方と安全
- 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
- 熱運動と絶対温度
- 熱の移動と熱平衡
- 熱容量と比熱
- 状態変化と融解熱・蒸発熱
- 原子・分子と化学式
- 原子の構造と同位体
- 電子配置と価電子
- 周期表と周期律
- イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
- イオンと電離・電解質
- イオン結合と金属結合
- 共有結合と配位結合
- 分子の形と極性
- 分子間力と沸点
- 結晶の種類と性質
- 三態の変化と粒子間の力
- ボイル・シャルルの法則と理想気体
- 気体分子運動論
- 熱運動と分子の速さの分布
- 気液平衡と蒸気圧
- 沸騰と外圧
- 原子量・分子量・式量
- 物質量と質量・粒子の数
- 質量パーセント濃度
- 質量モル濃度
- 蒸気圧降下と沸点上昇
- 凝固点降下と冷却曲線・過冷却
- 沸点上昇と凝固点降下
- モル濃度
- 半透膜と浸透圧
- 浸透圧(ファントホッフの法則)
- 化学式に含まれる原子・イオンの数
- 電解質溶液の粒子の数
- 冷却による氷の析出と溶液の濃縮
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
技能「冷却による氷の析出と溶液の濃縮」を使う。析出する氷は純粋な水なので、グルコースは残った水溶液にすべて残り、水溶液は濃くなる。
ヒント 2
氷と水溶液が共存している温度 が、残った水溶液の凝固点になっている。 から残った水溶液の質量モル濃度を求める。
ヒント 3
残った水溶液の質量モル濃度は 。グルコース がこの濃度になる水の質量を求めよう。
答えと解説
答えを見る
どこでつまずきましたか?(選ぶと、戻る場所を案内します)
解説を読む
水溶液を冷やすと、溶媒の水だけが氷となって析出し、グルコースは水溶液に残る。そのため残った水溶液は濃くなり、凝固点が下がる。 で氷と水溶液が共存しているので、残った水溶液の凝固点がちょうど になるまで濃縮されたと考える。
手順 1 残った水溶液の質量モル濃度 凝固点降下度は なので、 より
手順 2 残っている水の質量 グルコース はすべて水溶液に残っているので、残っている水を とすると
手順 3 析出した氷の質量
有効数字 2 桁で である。
別解
で氷と水溶液が共存しているとき、水溶液の凝固点降下度は 。 より、残った水溶液の質量モル濃度は 。グルコースは のまま水溶液に残るので、残った水の質量は 。析出した氷の質量は 。検算: 残った水 に対し 、 で一致する。有効数字 2 桁で 。