第3章物質と溶液の組成
Key Concepts and Summary重要な概念とまとめ
Solutions are homogeneous mixtures. Many solutions contain one component, called the solvent, in which other components, called solutes, are dissolved. An aqueous solution is one for which the solvent is water. The concentration of a solution is a measure of the relative amount of solute in a given amount of solution. Concentrations may be measured using various units, with one very useful unit being molarity, defined as the number of moles of solute per liter of solution. The solute concentration of a solution may be decreased by adding solvent, a process referred to as dilution. The dilution equation is a simple relation between concentrations and volumes of a solution before and after dilution.
溶液は均一混合物である。多くの溶液には溶媒と呼ばれる成分が一つあり、その中に溶質と呼ばれるほかの成分が溶けている。溶媒が水のものが水溶液である。溶液の濃度は、一定量の溶液に含まれる溶質の相対量を示す。濃度にはさまざまな単位を使えるが、特に便利なのがモル濃度で、溶液1リットル当たりの溶質のモル数として定義される。溶媒を加えると溶質の濃度を下げられ、この操作を希釈と呼ぶ。希釈の式は、希釈前後の濃度と体積を結ぶ簡単な関係式である。
Chemistry End of Chapter Exercises化学・章末問題
Exercises 44–68練習問題 44–68
Exercise 44問題 44
Explain what changes and what stays the same when 1.00 L of a solution of NaCl is diluted to 1.80 L.
NaCl溶液1.00 Lを1.80 Lまで希釈すると、何が変わり、何が変わらないか説明しなさい。
Exercise 45問題 45
What information is needed to calculate the molarity of a sulfuric acid solution?
硫酸溶液のモル濃度を計算するには、どのような情報が必要か。
Solution解き方
We need to know the number of moles of sulfuric acid dissolved in the solution and the volume of the solution.
溶液中に溶けている硫酸のモル数と、溶液の体積が必要である。
Exercise 46問題 46
A 200-mL sample and a 400-mL sample of a solution of salt have the same molarity. In what ways are the two samples identical? In what ways are these two samples different?
塩の溶液200 mLの試料と400 mLの試料が、同じモル濃度である。両者はどの点が同じで、どの点が異なるか。
Exercise 47問題 47
Determine the molarity for each of the following solutions:
次の各溶液のモル濃度を求めなさい。
(a) 0.444 mol of CoCl2 in 0.654 L of solution
(a) 溶液0.654 L中にCoCl2が0.444 mol
(b) 98.0 g of phosphoric acid, H3PO4, in 1.00 L of solution
(b) 溶液1.00 L中にリン酸H3PO4が98.0 g
(c) 0.2074 g of calcium hydroxide, Ca(OH)2, in 40.00 mL of solution
(c) 溶液40.00 mL中に水酸化カルシウムCa(OH)2が0.2074 g
(d) 10.5 kg of Na2SO4·10H2O in 18.60 L of solution
(d) 溶液18.60 L中にNa2SO4·10H2Oが10.5 kg
(e) 7.0 10−3 mol of I2 in 100.0 mL of solution
(e) 溶液100.0 mL中にI2が7.0 10−3 mol
(f) 1.8 104 mg of HCl in 0.075 L of solution
(f) 溶液0.075 L中にHClが1.8 104 mg
Solution解き方
(a) 0.679 M; (b) 1.00 M; (c) 0.06998 M; (d) 1.75 M; (e) 0.070 M; (f) 6.6 M
(a) 0.679 M; (b) 1.00 M; (c) 0.06998 M; (d) 1.75 M; (e) 0.070 M; (f) 6.6 M
Exercise 48問題 48
Determine the molarity of each of the following solutions:
次の各溶液のモル濃度を求めなさい。
(a) 1.457 mol KCl in 1.500 L of solution
(a) 溶液1.500 L中にKClが1.457 mol
(b) 0.515 g of H2SO4 in 1.00 L of solution
(b) 溶液1.00 L中にH2SO4が0.515 g
(c) 20.54 g of Al(NO3)3 in 1575 mL of solution
(c) 溶液1575 mL中にAl(NO3)3が20.54 g
(d) 2.76 kg of CuSO4·5H2O in 1.45 L of solution
(d) 溶液1.45 L中にCuSO4·5H2Oが2.76 kg
(e) 0.005653 mol of Br2 in 10.00 mL of solution
(e) 溶液10.00 mL中にBr2が0.005653 mol
(f) 0.000889 g of glycine, C2H5NO2, in 1.05 mL of solution
(f) 溶液1.05 mL中にグリシンC2H5NO2が0.000889 g
Exercise 49問題 49
Consider this question: What is the mass of the solute in 0.500 L of 0.30 M glucose, C6H12O6, used for intravenous injection?
次の問いを考えなさい。静脈注射に用いる0.30 MのグルコースC6H12O6溶液0.500 Lに含まれる溶質の質量はいくらか。
(a) Outline the steps necessary to answer the question.
(a) この問いに答えるために必要な手順を示しなさい。
(b) Answer the question.
(b) この問いに答えなさい。
Solution解き方
(a) determine the number of moles of glucose in 0.500 L of solution; determine the molar mass of glucose; determine the mass of glucose from the number of moles and its molar mass; (b) 27 g
(a) 溶液0.500 L中のグルコースのモル数を求め、グルコースのモル質量を求め、その二つから質量を求める。(b) 27 g
Exercise 50問題 50
Consider this question: What is the mass of solute in 200.0 L of a 1.556-M solution of KBr?
次の問いを考えなさい。1.556 M KBr溶液200.0 Lに含まれる溶質の質量はいくらか。
(a) Outline the steps necessary to answer the question.
(a) この問いに答えるために必要な手順を示しなさい。
(b) Answer the question.
(b) この問いに答えなさい。
Exercise 51問題 51
Calculate the number of moles and the mass of the solute in each of the following solutions:
次の各溶液に含まれる溶質のモル数と質量を計算しなさい。
(a) 2.00 L of 18.5 M H2SO4, concentrated sulfuric acid
(a) 濃硫酸、18.5 M H2SO4を2.00 L
(b) 100.0 mL of 3.8 10−6 M NaCN, the minimum lethal concentration of sodium cyanide in blood serum
英語のヒント
(b) 血清中のシアン化ナトリウムの最低致死濃度である、3.8 10−6 M NaCNを100.0 mL
(c) 5.50 L of 13.3 M H2CO, the formaldehyde used to “fix” tissue samples
(c) 組織試料の「固定」に使うホルムアルデヒド、13.3 M H2COを5.50 L
(d) 325 mL of 1.8 10−6 M FeSO4, the minimum concentration of iron sulfate detectable by taste in drinking water
(d) 飲料水中で味によって検出できる硫酸鉄の最低濃度である、1.8 10−6 M FeSO4を325 mL
Solution解き方
(a) 37.0 mol H2SO4, 3.63 103 g H2SO4; (b) 3.8 10−7 mol NaCN, 1.9 10−5 g NaCN; (c) 73.2 mol H2CO, 2.20 kg H2CO; (d) 5.9 10−7 mol FeSO4, 8.9 10−5 g FeSO4
(a) 37.0 mol H2SO4, 3.63 103 g H2SO4; (b) 3.8 10−7 mol NaCN, 1.9 10−5 g NaCN; (c) 73.2 mol H2CO, 2.20 kg H2CO; (d) 5.9 10−7 mol FeSO4, 8.9 10−5 g FeSO4
Exercise 52問題 52
Calculate the number of moles and the mass of the solute in each of the following solutions:
次の各溶液に含まれる溶質のモル数と質量を計算しなさい。
(a) 325 mL of 8.23 10−5 M KI, a source of iodine in the diet
(a) 食事中のヨウ素の供給源である、8.23 10−5 M KIを325 mL
(b) 75.0 mL of 2.2 10−5 M H2SO4, a sample of acid rain
(b) 酸性雨の試料、2.2 10−5 M H2SO4を75.0 mL
(c) 0.2500 L of 0.1135 M K2CrO4, an analytical reagent used in iron assays
(c) 鉄の定量に使う分析試薬、0.1135 M K2CrO4を0.2500 L
(d) 10.5 L of 3.716 M (NH4)2SO4, a liquid fertilizer
(d) 液体肥料、3.716 M (NH4)2SO4を10.5 L
Exercise 53問題 53
Consider this question: What is the molarity of KMnO4 in a solution of 0.0908 g of KMnO4 in 0.500 L of solution?
次の問いを考えなさい。溶液0.500 LにKMnO4が0.0908 g溶けているとき、KMnO4のモル濃度はいくらか。
(a) Outline the steps necessary to answer the question.
(a) この問いに答えるために必要な手順を示しなさい。
(b) Answer the question.
(b) この問いに答えなさい。
Solution解き方
(a) Determine the molar mass of KMnO4; determine the number of moles of KMnO4 in the solution; from the number of moles and the volume of solution, determine the molarity; (b) 1.15 10−3 M
(a) KMnO4のモル質量を求め、溶液中のKMnO4のモル数を求め、そのモル数と溶液の体積からモル濃度を求める。(b) 1.15 10−3 M
Exercise 54問題 54
Consider this question: What is the molarity of HCl if 35.23 mL of a solution of HCl contain 0.3366 g of HCl?
次の問いを考えなさい。HCl溶液35.23 mLにHClが0.3366 g含まれるとき、HClのモル濃度はいくらか。
(a) Outline the steps necessary to answer the question.
(a) この問いに答えるために必要な手順を示しなさい。
(b) Answer the question.
(b) この問いに答えなさい。
Exercise 55問題 55
Calculate the molarity of each of the following solutions:
次の各溶液のモル濃度を計算しなさい。
(a) 0.195 g of cholesterol, C27H46O, in 0.100 L of serum, the average concentration of cholesterol in human serum
(a) 血清0.100 LにコレステロールC27H46Oが0.195 g。ヒトの血清中の平均濃度である。
(b) 4.25 g of NH3 in 0.500 L of solution, the concentration of NH3 in household ammonia
(b) 溶液0.500 LにNH3が4.25 g。家庭用アンモニア水中のNH3の濃度である。
(c) 1.49 kg of isopropyl alcohol, C3H7OH, in 2.50 L of solution, the concentration of isopropyl alcohol in rubbing alcohol
(c) 溶液2.50 LにイソプロピルアルコールC3H7OHが1.49 kg。消毒用アルコール中のイソプロピルアルコールの濃度である。
(d) 0.029 g of I2 in 0.100 L of solution, the solubility of I2 in water at 20 °C
(d) 溶液0.100 LにI2が0.029 g。20 °Cの水に対するI2の溶解度である。
Solution解き方
(a) 5.04 10−3 M; (b) 0.499 M; (c) 9.92 M; (d) 1.1 10−3 M
(a) 5.04 10−3 M; (b) 0.499 M; (c) 9.92 M; (d) 1.1 10−3 M
Exercise 56問題 56
Calculate the molarity of each of the following solutions:
次の各溶液のモル濃度を計算しなさい。
(a) 293 g HCl in 666 mL of solution, a concentrated HCl solution
(a) 溶液666 mLにHClが293 g。濃いHCl溶液である。
(b) 2.026 g FeCl3 in 0.1250 L of a solution used as an unknown in general chemistry laboratories
(b) 溶液0.1250 LにFeCl3が2.026 g。一般化学実験で未知試料として使う溶液である。
(c) 0.001 mg Cd2+ in 0.100 L, the maximum permissible concentration of cadmium in drinking water
(c) 0.100 LにCd2+が0.001 mg。飲料水中のカドミウムの最大許容濃度である。
(d) 0.0079 g C7H5SNO3 in one ounce (29.6 mL), the concentration of saccharin in a diet soft drink.
(d) 1オンス（29.6 mL）にC7H5SNO3が0.0079 g。ダイエット清涼飲料水中のサッカリン濃度である。
Exercise 57問題 57
There is about 1.0 g of calcium, as Ca2+, in 1.0 L of milk. What is the molarity of Ca2+ in milk?
牛乳1.0 Lには、Ca2+としてカルシウムが約1.0 g含まれている。牛乳中のCa2+のモル濃度はいくらか。
Solution解き方
0.025 M
0.025 M
Exercise 58問題 58
What volume of a 1.00-M Fe(NO3)3 solution can be diluted to prepare 1.00 L of a solution with a concentration of 0.250 M?
濃度0.250 Mの溶液を1.00 L作るには、1.00 M Fe(NO3)3溶液をどれだけの体積希釈すればよいか。
Exercise 59問題 59
If 0.1718 L of a 0.3556-M C3H7OH solution is diluted to a concentration of 0.1222 M, what is the volume of the resulting solution?
0.3556 MのC3H7OH溶液0.1718 Lを、濃度0.1222 Mまで希釈すると、溶液の体積はいくらになるか。
Solution解き方
0.5000 L
0.5000 L
Exercise 60問題 60
If 4.12 L of a 0.850 M-H3PO4 solution is be diluted to a volume of 10.00 L, what is the concentration of the resulting solution?
0.850 M H3PO4溶液4.12 Lを体積10.00 Lまで希釈すると、濃度はいくらになるか。
Exercise 61問題 61
What volume of a 0.33-M C12H22O11 solution can be diluted to prepare 25 mL of a solution with a concentration of 0.025 M?
濃度0.025 Mの溶液を25 mL作るには、0.33 M C12H22O11溶液をどれだけの体積希釈すればよいか。
Solution解き方
1.9 mL
1.9 mL
Exercise 62問題 62
What is the concentration of the NaCl solution that results when 0.150 L of a 0.556-M solution is allowed to evaporate until the volume is reduced to 0.105 L?
0.556 M NaCl溶液0.150 Lを、体積が0.105 Lになるまで蒸発させると、濃度はいくらになるか。
Exercise 63問題 63
What is the molarity of the diluted solution when each of the following solutions is diluted to the given final volume?
次の各溶液を指定された最終体積まで希釈したとき、モル濃度はいくらになるか。
(a) 1.00 L of a 0.250-M solution of Fe(NO3)3 is diluted to a final volume of 2.00 L
(a) 0.250 M Fe(NO3)3溶液1.00 Lを、最終体積2.00 Lまで希釈
(b) 0.5000 L of a 0.1222-M solution of C3H7OH is diluted to a final volume of 1.250 L
(b) 0.1222 M C3H7OH溶液0.5000 Lを、最終体積1.250 Lまで希釈
(c) 2.35 L of a 0.350-M solution of H3PO4 is diluted to a final volume of 4.00 L
(c) 0.350 M H3PO4溶液2.35 Lを、最終体積4.00 Lまで希釈
(d) 22.50 mL of a 0.025-M solution of C12H22O11 is diluted to 100.0 mL
(d) 0.025 M C12H22O11溶液22.50 mLを100.0 mLまで希釈
Solution解き方
(a) 0.125 M; (b) 0.04888 M; (c) 0.206 M; (d) 0.0056 M
(a) 0.125 M; (b) 0.04888 M; (c) 0.206 M; (d) 0.0056 M
Exercise 64問題 64
What is the final concentration of the solution produced when 225.5 mL of a 0.09988-M solution of Na2CO3 is allowed to evaporate until the solution volume is reduced to 45.00 mL?
0.09988 M Na2CO3溶液225.5 mLを、体積が45.00 mLになるまで蒸発させると、最終濃度はいくらになるか。
Exercise 65問題 65
A 2.00-L bottle of a solution of concentrated HCl was purchased for the general chemistry laboratory. The solution contained 868.8 g of HCl. What is the molarity of the solution?
一般化学実験室用に、濃いHCl溶液を2.00 L瓶で購入した。溶液にはHClが868.8 g含まれていた。モル濃度はいくらか。
Solution解き方
11.9 M
11.9 M
Exercise 66問題 66
An experiment in a general chemistry laboratory calls for a 2.00-M solution of HCl. How many mL of 11.9 M HCl would be required to make 250 mL of 2.00 M HCl?
一般化学のある実験には2.00 M HClが必要である。2.00 M HClを250 mL作るには、11.9 M HClを何mL使う必要があるか。
Exercise 67問題 67
What volume of a 0.20-M K2SO4 solution contains 57 g of K2SO4?
K2SO4を57 g含む0.20 M K2SO4溶液の体積はいくらか。
Solution解き方
1.6 L
1.6 L
Exercise 68問題 68
The US Environmental Protection Agency (EPA) places limits on the quantities of toxic substances that may be discharged into the sewer system. Limits have been established for a variety of substances, including hexavalent chromium, which is limited to 0.50 mg/L. If an industry is discharging hexavalent chromium as potassium dichromate (K2Cr2O7), what is the maximum permissible molarity of that substance?
米国環境保護庁（EPA）は、下水道へ排出できる有害物質の量に制限を設けている。さまざまな物質に基準があり、六価クロムは0.50 mg/Lに制限されている。ある工場が六価クロムを二クロム酸カリウム（K2Cr2O7）として排出する場合、この物質の最大許容モル濃度はいくらか。