質量パーセント濃度溶解度の意味が分かんない…」

この記事で分かること 1.溶質・溶媒・溶液のちがい 2. 質量パーセント濃度の考え方 3. 溶解度曲線の読み取り方
けい先生
けい先生
質量パーセント濃度溶解度を解くコツは「物質をイメージする」ですよ!
けい

そこでこの記事では、理科の計算がキライな方でも理解できるよう、中1理科の化学分野水溶液|質量パーセント濃度と溶解度』をまとめて解説します。

けい先生
けい先生
必ず理解してほしいポイントをおさえたまとめノートを公開しているため、無駄のない学習ができます!

私が17年かけて培ってきた塾講師・教員経験を凝縮しました。計算問題を解くコツが知りたい方は、ぜひ最後までお読みください。

水溶液とは?|中1理科 化学

本章では、水溶液について、次の内容を解説します。

 本章で学べる内容

  • 水溶液の性質;「とける」の意味
  • 水溶液の質量
  • 溶質溶媒溶液のちがい
  • 水溶液の例
  • 水溶液の粒子モデル

【水溶液の性質】物質が水にとけるとは?

物質が水にとけると、とけた液は水溶液と呼ばれます。

けい先生
けい先生
理科では物質がとけることと、混ざることは全く別の現象です

物質がとけて水溶液になると、次の3つの性質を示します。

 水溶液の性質

  1. 透明
  2. 濃さが均一
  3. 時間がたっても濃さは変わらない

水溶液の質量は溶媒+溶質

水溶液の質量の関係 溶液=溶質+溶媒

溶質の質量と溶媒の質量を合わせると、水溶液の質量になります。

溶質(g)+溶媒(g)=水溶液(g)

溶質は溶媒にとかすと、目に見えなくなりますが、消えてなくなるわけではありません。

硫酸銅20g水80gにとかすとき、硫酸銅水溶液の質量は何g?

溶質+溶媒=水溶液だから
20g+80g=100g
(答え)硫酸銅水溶液の質量は100g

溶質・溶媒・溶液のちがい

水溶液において、覚えてほしい用語を紹介します。

 水溶液の理科用語

  • 溶質…液体にとけている物質
  • 溶媒…溶質をとかしている液体
  • 溶液…溶質が溶媒にとけた液
    水溶液…溶媒が水の溶液
    →エタノール溶液…溶媒がエタノールの溶液

水溶液の例(中学理科)

中学理科でよく出る水溶液の名前と、溶けている溶質、溶媒は次のとおりです。

溶質溶媒溶液
砂糖砂糖水
食塩食塩水
塩化ナトリウム塩化ナトリウム水溶液
硫酸銅硫酸銅水溶液
塩化銅塩化銅水溶液
アンモニアアンモニア水
塩化水素塩酸
二酸化炭素炭酸水

水溶液の粒子モデル

水溶液の粒子モデル粒子とは物質をつくっている小さな粒のことです。

粒子は種類により質量が決まっています。金の粒子なら重く、水素の粒子なら軽いです。

 

けい先生
けい先生
目に見えない粒子は、粒子モデルとして図にするとイメージしやすくなります

 

溶質溶媒にとけて水溶液になるようすを粒子モデルで表すと、次のようになります。

水溶液の粒子モデルとけていないときは粒子が、底に沈んでいるのに対して、とけているときの粒子は一様に広がっていることが分かります。

粒子モデルから分かることは次のとおりです。

 粒子モデル

  • 粉末はとけると、小さく見えない粒子になる
  • 粉末はとける透明になるが、粒子がなくなる訳ではないため、質量は変わらない

水溶液の質量パーセント濃度|中1理科 化学

水溶液の濃さは質量パーセント濃度で表せます。本章では、質量パーセント濃度について、次の項目にそって解説します。

 本章で学べる内容

  • 質量パーセント濃度の単位
  • 質量パーセント濃度の計算公式
  • 質量パーセント濃度の計算方法

質量パーセント濃度の単位

質量パーセント濃度の単位はです。パーセントと読みます。

質量パーセント濃度の計算公式

質量パーセント濃度の公式

質量パーセント濃度の計算公式は、次のとおりです。

◆質量パーセント濃度の計算公式

質量パーセント濃度(%)=100×溶質(g)÷溶液(g

溶液を溶媒と溶質に置き換えると、公式を次のように書き換えられます。

◆質量パーセント濃度の計算公式【溶媒版】

質量パーセント濃度(%)=100×溶質(g)÷〔溶質+溶媒〕(g)

質量パーセント濃度の計算方法

質量パーセント濃度の計算方法を、次の例題をもとに解説します。

【例題】水100gに、砂糖25gを加えるときの砂糖水の質量パーセント濃度はいくら?

◆質量パーセント濃度の計算公式

質量パーセント濃度(%)=100×溶質(g)÷溶液(g

上記に、例題の条件を当てはめて考えます。

公式に代入する数字

  • 砂糖は溶質だから、溶質が25
  • 砂糖水が溶液だから、溶液は100+25=125

公式に上記の数字を入れると、

濃度=100×25÷125=20

(答え)20%

溶解度曲線の読み取り|中1理科 化学

本章では、溶解度曲線飽和水溶液について、次の項目にそって解説します。

 本章で学べる内容

  • 飽和と飽和水溶液
  • 溶解度と溶解度曲線
  • 溶解度曲線の読み取り方・計算方法
  • 結晶再結晶
  • 純物質混合物

飽和と飽和水溶液

飽和とは、溶質が限度までとけている状態です。
飽和している水溶液は、
飽和水溶液と言います。

過不足なく飽和している水溶液は、とけのこりなく、すべて溶けているため透明です。よって、ろ過では溶質をとり出せません。

ろ過によって取り出せるのは、とけずに残っている固体だけです。

溶解度と溶解度曲線

水100gにとかすことができる溶質の最大の質量を、溶解度と言います。

溶解度の単位は(グラム)です。

溶解度には、次の2つの性質があります。

 溶解度の性質

  1. 種類によって決まっている
  2. 水の温度によって変化する

溶解度は、物質の種類や水の温度によって変化するため、下のようにグラフで表すと見やすくなります。

溶解度曲線 硝酸カリウム 塩化ナトリウム ミョウバン

上グラフのように、横軸に水の温度(℃)をとり、縦軸に溶解度(g)をとると、曲線ができます。この曲線グラフを溶解度曲線といいます。

けい先生
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中学理科においては、硝酸カリウム食塩がよく扱われます

硝酸カリウムの溶解度曲線は、曲線の曲がり方が急であり、食塩の溶解度曲線はほぼ直線のように見えます。

溶解度曲線の読み取り方・計算方法

上のような溶解度曲線を例に、溶解度曲線の読み取り方や計算方法について解説します。

溶解度曲線の読み取りのポイントは、次のとおりです。

  1. 溶解度曲線に棒グラフを書き込む
  2. 棒グラフが溶解度曲線以上なら飽和している
  3. 棒グラフが溶解度曲線より上なら「とけのこる
  4. 棒グラフが溶解度曲線より下なら「すべてとける

【例1】20℃水100gに、物質を30g加えるとどうなる?

水の温度が20℃のとき、最大で約20gとける。

よって、物質を30gとかそうとしても、30-20=10gとけのこる

(答え)20gとけるが、10gとけのこる

【例2】20℃水100gに、物質を20g加え、完全にとかした。そのあと10℃に冷やすとどうなる?

水の温度が20℃のとき、最大で約20gとけるため、水に20g入れた物質は完全にとけきる。

水の温度が10℃のとき、最大で約15gだけとける。

20℃のとき20gとけていた物質は、10℃に冷えると15gしかとけることができなくなるため、
20ー15=5(g)が結晶として出てくる

(答え)15gとけるが、5gが結晶として出てくる

【例3】20℃水100g物質を20g加え、完全にとかした。そのあと35℃にあたためるとどうなる?

水の温度が20℃のとき、最大で約20gとけるため、水に20g入れた物質は完全にとけきる。

水の温度が35℃のとき、最大で約30gとける。

20℃のとき20gとけていた物質は、35℃にあたためると30gとけることができるため、まだ30ー20=10(g)だけとかすことができる

すなわち、この水溶液は飽和状態ではないと言える。

(答え)20gは完全にとけたが、あと10gとかすことができる。飽和していない。

結晶と再結晶

結晶とは、純粋な物質で規則正しい形の固体です。

結晶は物質を溶媒にとかし、温度を下げたり、溶媒を蒸発させたりして、再び結晶としてとり出す操作のことを言います。

けい先生
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再結晶では、より純粋な結晶を分離できます

純物質と混合物

純物質とは、1種類の物質でできている純粋な物質のことです。

 純物質の例

  • 酸素
  • 二酸化炭素
  • エタノール
  • 塩化ナトリウム

混合物とは、複数の純物質が混ざり合った物質です。

 混合物の例

  • 空気(窒素と酸素などの混合物)
  • 海水(水と塩化ナトリウムなどの混合物)
  • 炭酸水(水と二酸化炭素などの混合物)
  • 石油
  • 塩化ナトリウム水溶液(水と塩化ナトリウムの混合物)

液体から物質を取り出す方法|中1理科 化学

本章では、液体から物質をとり出す方法を、次の項目にそって解説します。

液体から物質をとり出す方法

  • ろ過;混合物から取り出す
  • 再結晶;水溶液を冷やして取り出す
  • 再結晶加熱して水を蒸発させて取り出す

【混合物をろ過する】混合物から物質を取り出す

ろ過では、ろ紙を使うことで、固体と液体を分けられます。

けい先生
けい先生
分けた液をろ液といいます

溶液から完全にとけている溶質分けることはできません

ろ過実験の注意点

ろ過 〔注意点〕 ① 4つに折ったろ紙を 水でぬらして ろうとに密着 ② ろうとのあしの 切り口の長い方を ビーカーにあてる ③ ろ紙が重なっている ところへあてたガラス棒を   伝わらせて液をそそぐ

ろ過実験の注意点は、次のとおりです。

ろ過実験の注意点

  1. 4つに折ったろ紙水でぬらして、ろうとに密着させること
  2. ろうとのあしの切り口の長い方をビーカーにあてること
  3. ろ紙が重なっているところへあてたガラス棒を伝わらせて、液をそそぐこと

ろ過のよくある問題

かたくり粉を水に混ぜると、白くにごり不透明になる。水にとけていないかたくり粉を取り出すには?

答〕ろ過でとり出す

理由〕ろ紙のすきまより小さい水の粒子は通り抜けるが、ろ紙のすきまより大きいデンプンの粒子は通り抜けられないため。

【水溶液を冷やす】溶解度曲線の変化が大きい物質をとり出す

溶解度曲線変化が大きい物質をとり出す方法は、水溶液を冷やすことです。

硝酸カリウムミョウバンは、溶解度曲線の変化が大きいため、冷やすととけきれなくなった結晶が出てきます。

【水を蒸発させる】溶解度曲線の変化が小さい物質をとり出す

溶解度曲線変化が小さい物質をとり出す方法は、水を加熱するなどして水を蒸発させることです。

塩化ナトリウムは、溶解度曲線の変化が小さいため、冷やしてもほとんど結晶は出てきません。そのため、水を蒸発させることで、物質をとり出します。

【まとめ】濃度と溶解度|中1理科 化学

中1理科「水溶液の濃度と溶解度」について解説しました。

水溶液
  • 溶質:液体にとけている物質※目に見えなくなる
  • 溶媒:溶質をとかしている液体
  • 溶液:溶質が溶媒にとけた液
    ※水溶液:溶媒が水の溶液

水溶液の性質
  1. 透明
  2. 濃さが均一
  3. 時間がたっても濃さは変わらない

 

水溶液の濃さは質量パーセント濃度で表します。

質量パーセント濃度  質量パーセント濃度(%)=  ※溶液(g) = 溶質(g) + 溶媒(g) 問〕水100gに砂糖25gを加えるときの濃度は?   溶質(砂糖)の質量が 25 g 、   溶液(砂糖水)の質量が 100+25 g だから、        = 20                (答) 20 %
飽和と飽和水溶液
  • 飽和:溶質が限度までとけている状態
  • 飽和水溶液:飽和している水溶液。透明

溶解度

溶解度:水100gにとかすことができる溶質の最大の質量。単位;g(グラム)

溶解度の性質

  1. 種類により決まっている
  2. 水の温度により変化する

溶解度曲線

飽和と溶解度 ・飽和…溶質が限度までとけている状態   飽和水溶液…飽和している水溶液。透明。         ろ過ではとり出せない  ※限界以上は とけのこってにごる。   このにごりは、ろ過でとり出せる ・溶解度…水100gにとかすことができる溶質の      最大の質量。単位;g(グラム)     溶解度の性質      ①種類により決まっている      ②水の温度により変化する  ・溶解度曲線…水の温度(横軸)と、         溶解度(縦軸)のグラフ

とけた物質をとり出す方法

溶解度曲線の読み取り ① 20℃の水100gに   物質を30g加えると?  →20gとけるが、   10gとけない。 ② 20℃の水100gに物質   を20g加え、完全に   とかした。そのあと10℃に冷やすと?  →20℃のときは 20gすべてとける。   10℃に冷やすと最大で15gとける。   20ー15=5(g)が結晶として出てくる。 ③ 20℃の水100gに 物質を20g加え、完全に   とかした。そのあと35℃にあたためると?  →35℃のときの溶解度は30gだから、   あと10gとける。飽和していない ・とり出し方   温度によって溶解度が      大きく   水溶液を  硝酸カリウム      変化する  冷やす ミョウバン      ほとんど  水を加熱し 塩化ナトリウム      変化しない 蒸発させる

 

以上、中1理科の化学分野「水溶液|質量パーセント濃度と溶解度」でした。

 

けい先生
けい先生
計算やグラフがたくさん出てくるため、苦手に感じやすい分野です。
本解説が皆さんの理解のお役に立てると幸いです。

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ABOUT ME
けい先生
中学校・高校の理科教員。某公立大理学部物理科学科卒業。大手進学塾で集団授業の講師、模試や問題集の作成会社とフリー契約経験あり。 ●サイトのビジョン;科学好きなヒトを増やす! ー不治の病をなくしたり、生活を楽にするモノを開発したりする次世代の科学者が一人でも増えますように。