大学受験化学「原子量・分子量・式量」の計算問題

大学入試「化学」基礎知識を復習していきましょう。今回のテーマは原子量や分子量、式量の計算問題です。センター試験では第1問に登場する、化学の計算の基本中の基本です。ここが解けないと、あとの計算もできませんのでしっかりと確認しておきましょう。

原子量

原子1個の質量は非常に小さく、実験や計算で使うには非常に面倒です。炭素原子を例にとってみると、原子1個の質量は1.99×10-23gととてつもない軽さになります。したがって、化学の計算では相対質量という考え方を使います。

本当の質量ではなく、相対的な、何かと比較した質量を使うことになります。相対質量を使うためには何か基準が必要です。国際ルールでは質量数が12の12Cを基準とし、12C1個の質量を12とするように定めています。

炭素原子12Cの質量を12と決め、それを基準に相対的に各原子の質量を求めることになります。水素原子Hなら1、アルミニウム原子Alなら27という風になります。

この相対質量ですが、原子の質量数とほぼ同じになります。炭素12Cの質量数は、陽子数6+中性子数6=質量数12となります。この相対質量が各原子の原子量になるのです。ただし、同位体が存在しない場合は、相対質量がそのまま原子量になるのに対して、同位体が存在する原子の場合は、同位体の相対質量の平均値を原子量として使います。

スポンサーリンク

同位体が存在する原子の原子量

銅原子Cuには2種類の同位体、63Cu、65Cuが存在します。天然存在比は63Cuが69%、65Cuが31%です。同位体が存在するCu原子の原子量は、相対質量の平均値ですので、

63 × 69/100 + 65 × 31/100 ≒ 63.5

と求めることができます。同位体が存在する原子の原子量を求めさせるパターンの問題には、次の2つのパターンがありますので、両方に挑戦してみてください。

原子量を求めるパターン

炭素原子の2つの同位体12C(相対質量=12.0)、13C(相対質量=13.0)の天然存在比が、 それぞれ98.9%、1.1%であるとき、炭素の原子量を求めよ。

12 × 98.9/100 + 13 × 1.1/100
= 12 × 98.9/100 + (12 + 1) × 1.1/100
= 12 × 98.9/100 + 12 × 1.1/100 + 1 × 1.1/100
= 12 × (98.9/100 + 1.1/100) + 1 × 1.1/100
= 12 + 0.011
= 12.011

天然存在比を求めるパターン

塩素原子の原子量が35.5のとき、塩素原子の2つの同位体35Cl(相対質量=35.0)37Cl(相対質量=37.0)の天然存在比をそれぞれ求めよ。

35Clの天然存在比をX%とすると、
35 × X/100 + 37 × (100-X)/100 = 35.5
35 × X + 37 × (100-X) = 3550
X = 75 
35Clの天然存在比75%、37Clの天然存在比25%

分子量・式量

物質は分子を作っている物質と分子を作らない物質があります。分子を作っている物質は「分子式」で物質を表し、分子を作らない物質は「組成式」で物資を書き表しましたよね。相対質量も同じで、分子からできてる物質は「分子量」、分子からできていない物質は「式量」を使います。

計算方法はいたって簡単で、構成している原子の原子量の合計を使って計算します。

分子量の求め方

H2Oの分子量:水素の原子量1 × 2個 + 酸素の原子量16 = 18

CO2の分子量:炭素の原子量12 + 酸素の原子量16 × 2個 =44

式量の求め方

Naの式量:ナトリウムの原子量23=Naの式量23

NaClの式量:ナトリウムの原子量23 + 塩素の原子量35.5 = 58.5

この際、各原子量は問題文中に提示されますので、覚える必要はありませんが、問題を解くにあたって覚えていた方が断然計算が早くなりますので、よく出てくる原子の原子量は覚えておく方が有利になります。

まとめ

ここの計算は正答率が高い計算です。文系の化学基礎でもよく出題される内容ですので、しっかりと計算できるようにしておきましょう。ここで計算に時間は使えませんので、短時間で正答が出せるようになるまで計算演習を行ってください。

次回は物質量molの計算です。時間の単位変換の計算とよく似ている計算ですが、化学の計算では非常に重要な計算になります。次回をお楽しみに。

STUDY LAB FUKUOKA

このたび、福岡天神に、AO・推薦対策専門塾STUDY LAB FUKUOKAが誕生しました。専任プロ講師と地元最高学府九州大学をAO・推薦入試で合格した講師からなるAO・推薦対策専門です。
詳細STUDY LAB FUKUOKA

効率よく低コストで勉強するなら

独学で勉強するなら上記の問題集で学習を進めていくことになりますが、もっと効率的に勉強したい方や、どうしても問題集ではポイントがつかめないといった方にはスタディサプリがお勧めです。

何といっても月額980円という、圧倒的な低コストで、優良な講師による授業を閲覧できる点が素晴らしいです。はっきり言って高額な月謝を払いながら塾や予備校に行くのが馬鹿らしく思えるよな内容です。高校生に限らず、教科指導する講師なども参考にしているのがスタディサプリです。

教科の勉強以外のコンテンツも充実しており、一人で勉強を進める生徒のモチベーション維持にも役立ちます。無料の体験期間もありますので、まずは気軽に登録してみてはいかがでしょうか。
受験生の2人に1人が利用する圧倒的なわかりやすさ!まずは無料でお試し。


あわせて読みたい記事

おすすめの参考書や勉強法を紹介しています。是非参考にしてみてい下さい。

センター試験対策情報

おすすめの勉強法や参考書