化学計算問題のコツ【高校編】モル計算で混乱しないためのたった1つの考え方とは?

 

化学が苦手な生徒はモル(mol)の考え方をつかめていない

 中学編に続いて今日は高校生の化学計算のコツをモル計算を例に書きます。

 高校で化学の学習を始めたとき、そして入試を前にして化学の対策を行う時、基本的分野でありながら、多くの生徒はモル(mol)を含む計算で混乱します。

 これは、モル(mol)という単位の意味がとらえにくいことに原因があります。

「1molは6.02×1023という粒子の個数を表す」と言われても何のこっちゃ?となるのが普通です。

さらに「モルを単位としてあらわした物質の量のことを物質量という」などと来れば初学者は混乱必須でしょう。

 これまで出てきた単位と異なり、現実の生活などで使われているものでなく概念上の単位のために、わかりにくいのではないかと思われます。

化学が得意という生徒もここはまず問題を解いて、その中でようやくモルの意味がわかったという生徒が大半だと思います。

簡単にいうと化学の計算をやりやすくするために設けた基準になる単位に過ぎないのですが、やたら公式が出てくるので難しいものと思い込むようです。

モルがわからないと計算問題はお手上げに…

 でもモルは化学の学習の基本中の基本です。わかりにくいといってもここをスキップすることはできません。

それで生徒たちは、化学の計算問題の解説書とにらめっこして苦戦することになります。

ここからは例を挙げて説明します。

問題 1.00Lの希硫酸の中にHSO(硫酸)が490g含まれている場合のモル濃度を求めよ。

 この解説として、(490/98)mol /1.00L  という式が書かれることが普通です。これを計算すれば解答になりますが、分数で書いてあるのでわかりにくいです。

単純に計算としては490÷98÷1.00ということです。

しかし、このような分数での説明を見ても初学者は意味がわかりません。苦手な生徒も大抵はここがわからないポイントになっています。

98が HSO (硫酸)の分子量なのは何とかわかります(原子量がHは1、Sは32、Oは16のため、1×2+32+16×4=98)が、なぜ490gを98という分子量で割るとモル(mol )になるかで多くの生徒は止まってしまいます。 

 実は、ここで解説には書いてない1つの重要な基本の考え方があります。できる生徒はこれを当然の前提で考えますが、わからない生徒は多くの場合ここがあいまいです。 

モルで混乱しないための決め手のキーワード

それは 1mol=「原子量」g (または「分子量」g「式量」g)という考え方です。

 詳しく言えば、モル質量は原子量や分子量、式量と一致するということになりますが、単純化した方が圧倒的にわかりやすいので敢えてこう覚えます。

たとえば硫黄(S)は原子量が32ですが、これに当てはめると、硫黄1molは32gということになります。

なぜそうなるかというと、最初に基準とした原子量12の炭素の質量が12gだからです。簡単に言うとそうなるように決めてあるからと言えばよいでしょうか。

硫酸は分子量が98ですので、硫酸1molは98gになります。

 そうすると先ほどの490÷98の部分は、490gある硫酸が一体何モルだったか計算しているということがはっきりわかります。実際にある490gの硫酸を1モル98gで割ればモル数が出るはずだからです。

 あとはモル濃度というものが、1Lあたりのモル数を計算するものなのでさらに1.00(L)で割れば解答になります。答えは5mol/Lです。

molをLで割るので単位はmol/Lです。

解説書の森に迷い込んだら、分数をわり算にして読む

 このように1つの基本になる考え方をきちんと覚えておいて問題文を読めば、モルの計算は意外に簡単です。

 しかし、このモル質量と物質量の関係などにしても、化学のテキストでは公式の形で書いてあったりします。また解説書は上記のように多くの場合分数で詳しく書いてあることが多いです。

 このことが化学への入り口を狭くして、化学を難しいものと思わせるようにしてしまっています。分数のままで公式として考えるより、分数をわり算に変えて考え、実際に何を計算しているのか読み取ることが理解の上で非常に重要です。

 また、前に中学編で述べましたが、高校の化学も基本的には比で解決できる問題は多く、その場合も同様に考え方の基本をたどって出していくため、混乱は生じにくくなります。しかも忘れにくいという利点もあります。

 公式の丸暗記でやっていった場合、少しひねって出題されると太刀打ちできないこともありますが、このように考え方の筋道をたどって計算をする癖をつけておくと、そういった応用にも対応もしやすくなると思います。

 ぜひ試してみてください。

 今後も、皆さんのお役にたつ内容を書いていきます。


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