物質量の問題（大学受験）

質問

現在、「物質の構成」の分野を勉強していますがわからない問題があります。これは大学受験用参考書に載っている問題です。どなたかおわかりになる方がいらっしゃれば教えていただきたいと思います。宜しくお願いいたします。

問題は
グルコース0.20molの中に含まれる水素原子は何molか
です。

私は、グルコース=180で、その中に水素は12含まれているので、
0.20*12/180としました。

ですが、解答は、
グルコース1molには12molの水素原子が含まれているので、水素原子は、0.20*12=2.4molとありました。

ですが、私はこの解答を読んでも理解できません。「グルコース1molには12molの水素原子が含まれている」というのもですし、またグルコースはもともと0.20molしかないにもかかわらず、その中に含まれる水素原子がそれより多いというのもなにか納得できません。

私の勉強不足なのですが質問する人がいないため、困っています。どなたかご存知の方がいらっしゃれば、教えていただきたいと思います。また説明不足の点があれば補足させていただきますので宜しくお願いいたします。

回答No.3

pjman · ベストアンサー

#2です。
お礼欄に記入された補足事項への回答ですが、

　水素原子1molは、6.02*10^23個の水素原子を表し、
　水素分子1molは、6.02*10^23個の水素分子を表します。

「1mol=6.02*10^23個の分子もしくは原子」と説明したのは、1molというと、場合によって6.02*10^23個の分子を表すこともあるし、6.02*10^23個の原子を表すこともある　という意味です。逆に言えば、6.02*10^23個の分子を1molと言うし、6.02*10^23個の原子も1molと言うことになります。原子も分子も扱いは一緒です。

2H + O = H2O
「2molの水素原子」と「1molの酸素原子」が反応して「1molの水分子」ができる
（＝「1molの水分子」を作るには、「2molの水素原子」と「1molの酸素原子」を反応させる）
（＝「1molの水分子」には、「2molの水素原子」と「1molの酸素原子」が含まれる）

実際に原子状の水素と酸素が反応して水分子ができるわけではありませんが（ちょっと怪しい^^;）、問題を解くために仮想的にそのような反応が起こっていると考えるわけです。学生時代にここのところをどう教わったか覚えていないのですが。

もちろん、仮想的な反応ですので、以下のように考えてもよいわけです。

H2 + O = H2O
「1molの水素分子」と「1molの酸素原子」が反応して「1molの水分子」ができる
（＝「1molの水分子」を作るには、「1molの水素分子」と「1molの酸素原子」を反応させる）
（＝「1molの水分子」には、「1molの水素分子」と「1molの酸素原子」が含まれる）

従って、
「水0.20molの中に含まれる水素原子は何molか」
の問いに対しては、0.20*2=0.4molの水素原子となりますし、

「水0.20molの中に含まれる水素分子は何molか」
であれば（こんな質問はでないと思いますが^^;）、0.20*1=0.2molの水素分子ということになります。

まだわかりにくいようでしたら、コメントをください。何度でも回答させて頂きます。

以下、蛇足です。
　そもそも混乱を招いているのは、問題文「グルコース0.20molの中に含まれる水素原子は何molか」自体だと思います。
本来、「グルコース0.20molを構成する水素原子は何molか」と表現すべきだと思います。
（実際に原子状の水素が含まれているわけではありませんので）

お礼

pjmanさま、度々御回答いただきありがとうございました。
おかげさまで、ようやく理解することができました。
分子でも原子でもとにかく6.02*10^23個あつまれば、それぞれ１モルになるということですね。この問題は、セミナー化学にのっていた基本例題だったので、実際の大学入試問題ではなかったのですが、実際に入試問題として出題される時には、もっと正確に記述されるのでしょうね。
今回は、私の稚拙な質問に度々お付き合いいただき、本当にありがとうございました。またお聞きすることもあると思いますが、その折にはどうかよろしくお願いいたします。

回答No.2

pjman

グルコースの分子量は180ですので、グルコース1molの重さは180gであり、その中で水素原子の占める重さは12gですから、
　「グルコース0.20g中に含まれる水素原子の重さは何gか」
という問題であれば、goodoさんの計算式で求めることになります。

一方、参考書の中で与えられている問題は、言ってみれば
　グルコース0.20molを構成する水素原子は何molか
です。
よくご存知の水（H2O）の場合、
　水１分子は水素２原子と酸素１原子から成り立っていますが、
（ここのところはおわかりですよね？）
つまり
　水分子1mol（6.02*10^23個の分子）は水素原子2mol（2*6.02*10^23個の原子）と酸素原子1mol（6.02*10^23個の原子）から構成される
わけです。

同様に、グルコース（C6H12O6）の場合は、
　グルコース1molは、炭素6molと水素12molと酸素6molから構成されている
と表現できます。
従って、
　グルコース0.2mol中に含まれる水素原子の数
は、参考書の求め方の通り、
　0.20*12=2.4mol
で求めることができます。

#1さんのご解説通り、
　1mol=6.02*10^23個の分子もしくは原子
です。

まだわかりにくいでしょうか？

お礼

pjmanさま、さっそく御回答いただきありがとうございました。ですが、残念ながら、なんとなくしか理解できませんでした。御回答を読ませていただいて、いまいち大きくうなずけなかったのは、今回のとは論点が異なるかもしれませんが、
「水分子1mol（6.02*10^23個の分子）は水素原子2mol（2*6.02*10^23個の原子）と酸素原子1mol（6.02*10^23個の原子）から構成される」のところです。

水素原子2mol（2*6.02*10^23個の原子）＋酸素原子1mol（6.02*10^23個の原子）＝水分子1mol（6.02*10^23個の分子）ということでしょうか。でもそうすると、（♯1さんのところとともに読ませていただくとこんがらがってしまったのですが）「1mol=6.02*10^23個の分子もしくは原子」とありますが、これは分子と原子では大きく異なると思うのですが。うまく説明できないのですが、

1mol=6.02*10^23個の原子とすると、H2は2molだけど、
1mol=6.02*10^23個の分子とすると、H2は1molとなるのではないかということなのですが…。
しょうもない質問かもしれませんが、気になってしまって。論点も違うかもしれませんね。すいません。

ですが、ここを前提にすれば、他の部分も理解できると思います。お手数ですが、ここの部分だけもう一度詳しく教えていただけないでしょうか。ちなみにですが、私のこの参考書のアボガドロの法則のところには、「分子」とあります。論点が異なっているかもしれません。申し訳ありません。

回答No.1

yamayamachan

グルコースは、Ｃ6Ｈ12Ｏ6ですよね。
１分子（１個）のグルコースには、水素原子が12個必要なわけですね。
１molは、6.02*10^23個の原始（分子）から成るわけですが、
　グルコース　１分子（１個）*　6.02*10^23＝１mol
　水素原子　　　　12個　　　*　6.02*10^23＝12mol
グルコースと水素原子をそれぞれ6.02*10^23倍すれば、molに換算できますね。

同じmolでもグルコース１molとそれを構成する水素原子12molは、同じ扱いができないわけですね。
1台のカーキャリアー（自動車運搬車）に車が12台乗せてあるようなものです。カーキャリアーの台数と、そこに乗せられている自動車の台数は、別だと考えてはどうでしょうか。

うまく説明できたかどうか怪しいですが、勉強がんばってください。

お礼

yamayamachanさま、早速御回答をいただいていたようで、ありがとうございました。でも残念ながら基礎がなっていないようでわかりません…。自分でも考えすぎて、余計わからなくなったりしています。それでも、なんとか考えた結果、なんとなく理解できたような気はするのですが、一点だけ説明させてください。重要なことではないかもしれませんが。
「同じmolでもグルコース１molとそれを構成する水素原子12molは、同じ扱いができない」とおっしゃるのは、グルコースは分子で、水素は原子だからということでしょうか。なので、ある意味において、単位が異なるので、同じ扱いができないということなのでしょうか。

質問ばかりで申し訳ないのですが、ここがいまひとつ納得できません。申し訳ないのですが、できましたら、御回答いただけないでしょうか。本当にすいませんがよろしくお願いいたします。