第3章物質と溶液の組成

Section Summaryこの節のまとめ

In addition to molarity, a number of other solution concentration units are used in various applications. Percentage concentrations based on the solution components’ masses, volumes, or both are useful for expressing relatively high concentrations, whereas lower concentrations are conveniently expressed using ppm or ppb units. These units are popular in environmental, medical, and other fields where mole-based units such as molarity are not as commonly used.

英語のヒント

モル濃度のほかにも、さまざまな用途で多くの濃度単位が使われる。溶液成分の質量、体積、またはその両方に基づく百分率濃度は、比較的高い濃度に便利である。一方、低い濃度はppmやppbで表すと便利である。これらの単位は、モル濃度のようなモルに基づく単位をそれほど使わない環境、医療、その他の分野で広く用いられる。

Exercises 69–80練習問題 69–80

Exercise 69問題 69

Consider this question: What mass of a concentrated solution of nitric acid (68.0% HNO₃ by mass) is needed to prepare 400.0 g of a 10.0% solution of HNO₃ by mass?

次の問いを考えなさい。HNO₃の質量百分率10.0%の溶液400.0 gを作るには、質量百分率68.0% HNO₃の濃硝酸溶液が何グラム必要か。

(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) The dilution equation can be used, appropriately modified to accommodate mass-based concentration units:

% {mass}_{1} \times {mass}_{1} = % {mass}_{2} \times {mass}_{2}

. This equation can be rearranged to isolate mass₁ and the given quantities substituted into this equation. (b) 58.8 g

(a) 質量に基づく濃度単位に合わせて希釈の式を変形し、

% {質量}_{1} \times {質量}_{1} = % {質量}_{2} \times {質量}_{2}

を使える。この式をmass₁について解き、与えられた量を代入する。(b) 58.8 g

Exercise 70問題 70

What mass of a 4.00% NaOH solution by mass contains 15.0 g of NaOH?

NaOHを15.0 g含む、質量百分率4.00%のNaOH溶液の質量はいくらか。

Exercise 71問題 71

What mass of solid NaOH (97.0% NaOH by mass) is required to prepare 1.00 L of a 10.0% solution of NaOH by mass? The density of the 10.0% solution is 1.109 g/mL.

質量百分率10.0%のNaOH溶液を1.00 L作るには、NaOHを質量百分率97.0%含む固体がどれだけの質量必要か。10.0%溶液の密度は1.109 g/mLである。

Solution解き方

114 g

Exercise 72問題 72

What mass of HCl is contained in 45.0 mL of an aqueous HCl solution that has a density of 1.19 g cm^–3 and contains 37.21% HCl by mass?

密度1.19 g cm^–3、HClの質量百分率37.21%の塩酸45.0 mLに、HClはどれだけの質量含まれているか。

Exercise 73問題 73

The hardness of water (hardness count) is usually expressed in parts per million (by mass) of CaCO₃, which is equivalent to milligrams of CaCO₃ per liter of water. What is the molar concentration of Ca²⁺ions in a water sample with a hardness count of 175 mg CaCO₃/L?

水の硬度は通常、CaCO₃の質量百万分率で表し、これは水1リットル当たりのCaCO₃のmg数に相当する。硬度175 mg CaCO₃/Lの水の試料では、Ca²⁺イオンのモル濃度はいくらか。

Solution解き方

1.75

\times

10⁻³ M

1.75

\times

10⁻³ M

Exercise 74問題 74

The level of mercury in a stream was suspected to be above the minimum considered safe (1 part per billion by weight). An analysis indicated that the concentration was 0.68 parts per billion. Assume a density of 1.0 g/mL and calculate the molarity of mercury in the stream.

ある小川の水銀濃度が、安全とみなされる最低限の基準値（質量で10億分の1）を上回っていると疑われた。分析では濃度は10億分の0.68であった。密度を1.0 g/mLと仮定し、小川の水銀のモル濃度を計算しなさい。

Exercise 75問題 75

In Canada and the United Kingdom, devices that measure blood glucose levels provide a reading in millimoles per liter. If a measurement of 5.3 mM is observed, what is the concentration of glucose (C₆H₁₂O₆) in mg/dL?

カナダと英国では、血糖測定器の表示にミリモル毎リットルを使う。5.3 mMという測定値が出た場合、グルコース（C₆H₁₂O₆）の濃度は何mg/dLか。

Solution解き方

95 mg/dL

Exercise 76問題 76

A throat spray is 1.40% by mass phenol, C₆H₅OH, in water. If the solution has a density of 0.9956 g/mL, calculate the molarity of the solution.

のど用スプレーは、フェノールC₆H₅OHを質量百分率1.40%含む水溶液である。密度が0.9956 g/mLなら、この溶液のモル濃度を計算しなさい。

Exercise 77問題 77

Copper(I) iodide (CuI) is often added to table salt as a dietary source of iodine. How many moles of CuI are contained in 1.00 lb (454 g) of table salt containing 0.0100% CuI by mass?

ヨウ化銅(I)（CuI）は、食事からヨウ素を摂るため、食塩に加えられることがよくある。CuIを質量百分率0.0100%含む食塩1.00 lb（454 g）には、CuIが何モル含まれているか。

Solution解き方

2.38

\times

10⁻⁴ mol

2.38

\times

10⁻⁴ mol

Exercise 78問題 78

A cough syrup contains 5.0% ethyl alcohol, C₂H₅OH, by mass. If the density of the solution is 0.9928 g/mL, determine the molarity of the alcohol in the cough syrup.

あるせき止めシロップは、エチルアルコールC₂H₅OHを質量百分率5.0%含む。密度が0.9928 g/mLなら、アルコールのモル濃度を求めなさい。

Exercise 79問題 79

D5W is a solution used as an intravenous fluid. It is a 5.0% by mass solution of dextrose (C₆H₁₂O₆) in water. If the density of D5W is 1.029 g/mL, calculate the molarity of dextrose in the solution.

D5Wは静脈内輸液に使う溶液で、ブドウ糖（C₆H₁₂O₆）の質量百分率5.0%の水溶液である。密度が1.029 g/mLなら、ブドウ糖のモル濃度を計算しなさい。

Solution解き方

0.29 M

Exercise 80問題 80

Find the molarity of a 40.0% by mass aqueous solution of sulfuric acid, H₂SO₄, for which the density is 1.3057 g/mL.

密度1.3057 g/mLの、硫酸H₂SO₄を質量百分率40.0%含む水溶液のモル濃度を求めなさい。

Key Equations重要な式

Percent by mass = \frac{mass of solute}{mass of solution} \times 100

質量百分率 = \frac{溶質の質量}{溶液の質量} \times 100

ppm = \frac{mass solute}{mass solution} \times 10^{6} ppm

ppm = \frac{溶質の質量}{溶液の質量} \times 10^{6} ppm

ppb = \frac{mass solute}{mass solution} \times 10^{9} ppb

ppb = \frac{溶質の質量}{溶液の質量} \times 10^{9} ppb

mass percentage

質量百分率

ratio of solute-to-solution mass expressed as a percentage

溶質の質量と溶液の質量の比を百分率で表したもの

mass-volume percent

質量体積百分率

ratio of solute mass to solution volume, expressed as a percentage

溶質の質量と溶液の体積の比を百分率で表したもの

parts per billion (ppb)

十億分率（ppb）

ratio of solute-to-solution mass multiplied by 10⁹

溶質の質量と溶液の質量の比に10⁹を掛けたもの

parts per million (ppm)

百万分率（ppm）

ratio of solute-to-solution mass multiplied by 10⁶

溶質の質量と溶液の質量の比に10⁶を掛けたもの

volume percentage

体積百分率

ratio of solute-to-solution volume expressed as a percentage

溶質の体積と溶液の体積の比を百分率で表したもの