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溶液の性質の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校化学 溶液の性質

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

この問題を解けるようになるまで(36 技能)

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

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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 。

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