溶液の性質(知識)の問題
次のア〜エの水溶液のうち、同じ外圧のもとで沸点が最も高いものとして最も適当なものを、1 つ選べ。ただし、溶質はいずれも不揮発性であり、電解質は水溶液中で完全に電離しているものとする。また、どの水溶液も希薄溶液とみなす。
- ア のグルコース水溶液
- イ の塩化ナトリウム 水溶液
- ウ の尿素水溶液
- エ の塩化カルシウム 水溶液
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)
この問題を解けるようになるまで(28 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
技能「蒸気圧降下と沸点上昇」を使う。沸点上昇度は、溶けている溶質粒子の質量モル濃度に比例する。
ヒント 2
電解質は電離してイオンに分かれるので、粒子の数が増える。 は 1 mol から 2 mol、 は 1 mol から 3 mol の粒子になる。
ヒント 3
非電解質のアとウは、濃度の大きいウのほうが沸点が高い。残りは電解質のイ・エとウを、粒子の質量モル濃度で比べればよい。
答えと解説
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エ
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解説を読む
不揮発性の溶質を溶かすと、溶液の蒸気圧は純粋な水より低くなる(蒸気圧降下)。そのため、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り、沸点が高くなる(沸点上昇)。希薄溶液の沸点上昇度は、溶けている 溶質粒子 の質量モル濃度に比例する。電解質は電離したあとのイオンの総数で考える。
各水溶液の溶質粒子の質量モル濃度を比べる。
- ア グルコースは非電解質で電離しないので、。
- イ で粒子は 2 倍になり、。
- ウ 尿素は非電解質で電離しないので、。
- エ で粒子は 3 倍になり、。
粒子の質量モル濃度が最も大きいのはエなので、沸点上昇度が最も大きく、沸点が最も高いのはエである。
ほかの選択肢: アとウは非電解質なので粒子は溶質そのものの濃度にとどまり、イは粒子が 2 倍にしかならないため、いずれもエより粒子の濃度が小さく沸点は低い。
別解
沸点上昇度は溶質粒子の総質量モル濃度に比例する。ア: グルコースは非電解質で 。イ: で粒子は 2 倍、。ウ: 尿素は非電解質で 。エ: で粒子は 3 倍、。粒子の質量モル濃度が最大のエが沸点上昇度最大で、沸点が最も高い。したがって正解はエ。