溶液の性質(知識)の問題
中央を半透膜で仕切った U 字管の左側に純水を、右側にスクロース(ショ糖)水溶液を、それぞれ液面の高さが同じになるように入れ、温度を一定に保って長い時間放置した。この半透膜は水分子を通すが、スクロース分子を通さないものとする。
このとき起こることを述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 水分子が溶液側から純水側へ移動し、純水側(左側)の液面が高くなる。
- イ スクロース分子が半透膜を通って純水側へ移動し、左右の濃度が等しくなる。
- ウ 水分子が純水側から溶液側へ移動し、溶液側(右側)の液面が高くなる。
- エ 水分子もスクロース分子も半透膜を通らないので、液面の高さは変わらない。
この問題で使うもの
- 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(30 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
「半透膜と浸透圧」の知識を使います。半透膜を通る粒子と通らない粒子を区別しましょう。
ヒント 2
半透膜を隔てて純溶媒と溶液を接触させると、溶媒分子が一方からもう一方へ移動します(浸透)。その向きは、溶液を薄めようとする向きです。
ヒント 3
半透膜はスクロース分子を通さず、水分子は通すので、イとエは除けます。残ったアとウで、水分子が移動する向きを確かめましょう。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
使う知識は「半透膜と浸透」です。
1. 半透膜は、溶媒分子(ここでは水分子)のような小さい粒子は通すが、溶質粒子(ここではスクロース分子)は通さない膜である。
2. 半透膜を隔てて純溶媒と溶液を接触させると、溶媒分子が純溶媒側から溶液側へ移動する。この現象を浸透という。
3. この装置では、水分子が左側(純水)から右側(スクロース水溶液)へ移動するので、右側の液面が上がり、左側の液面が下がる。やがて液面の高さの差による圧力が浸透を止めるところで変化が止まる。浸透を止めるのに必要な圧力が浸透圧である。
したがって、正しいものは ウ である。
ほかの選択肢の誤り:
- ア 水分子が移動する向きが逆である。水分子は純水側から溶液側へ移動するので、高くなるのは溶液側(右側)の液面である。
- イ 半透膜はスクロース分子を通さないので、スクロース分子が純水側へ移動することはない。
- エ 半透膜は水分子を通すので、水分子が移動して液面の高さは変わる。
別解
半透膜は水分子だけを通す。溶媒は濃度の低い側(純水)から高い側(溶液)へ移動する(浸透)。ア: 誤り。水分子は純水側から溶液側へ多く移動するので、向きが逆。イ: 誤り。半透膜はスクロース分子を通さない。ウ: 正しい。水分子が純水側から溶液側へ移動し、右側(溶液側)の液面が高くなる。エ: 誤り。水分子は半透膜を通るので、液面は変わる。したがって正解はウ。