高１化学ＩＢ物質量の計算

質問

解ける方、詳しい簡単な説明とともに解答をお願いします。スイマセン；

Ｑ．　ステアリン酸のシクロヘキサン溶液を清浄な水面に滴下すると、シクロヘキサンは揮発してステアリン酸分子が水面に広がり、分子が一層に並んだ単分子膜をつくることができる。ステアリン酸（分子式Ｃ17Ｈ35ＣＯＯＨ）0.142gをシクロヘキサンにとかし、性格に５００mlとし、これをビュレットに取り、１mlが何滴に相当するかを調べたら、５０滴であった。次に、水面の表面積が３００mlの水槽の中央に、ビュレットでステアリン酸のシクロヘキサン溶液を１滴ずつ滴下した。そして、水面を単分子膜で完全におおうのに１０滴を要した。
(1)はかりとったステアリン酸は何モルか？
(2)水面を単分子幕で覆うのに要したステアリン酸は何モルか？
(3)(2)のステアリン酸分子の数は何個か？
(4)ステアリン酸分子の断面積（１分子当たり水面を占める面積）は、何mlか？

Ｑ．　０度、１atmで一辺３０cmの立方体容器に入る酸素は何gか？

Ｑ．　ヨウ素２．５４ｇの中に含まれているヨウ素の原子数と同数の原子を含むダイヤモンドの質量は何ｇか。ただしＣ＝１２、Ｉ＝１２７

Ｑ．　青色の結晶である硫酸銅（II）ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ　31.2gを１１５度に熱したところ、２２，２ｇの青白色の粉末を得た。この物質の化学式は次のどれか。記号で答えよ。ただし、Ｈ＝１，Ｏ＝１６，Ｓ＝３２，Ｃｕ＝６４とする。
ア、ＣｕＳＯ4・３Ｈ2Ｏ　　イ、ＣｕＳＯ4・２Ｈ2Ｏ　　ウ、ＣｕＳＯ4・Ｈ2Ｏ
エ、ＣｕＳＯ4

ばかでもわかる解説をお願いします。。。（笑）

回答No.3

minochan

ご質問の内容のレベルがばらばらですね。1問目が一番厄介なので2問目から解説します。
miki6137さんのレベルがわからないので失礼な発言があるかもしれません。本当は、どこまで理解しているのかを明記していただいたほうが答えやすいのですが。

2問目　　慣れないうちは、まず物質量ｎ(含まれる分子のmol数）を求めてから質量ｗを出した方が理解しやすいと思います。
０度、1atmという状態を化学では標準状態といい、この状態では気体1molの体積が22．4リットルになることはご存知ですよね？22．4リットルは22400cm^3になるのですが、この換算はできますか？(1リットルは一辺10cmの立方体と同じ体積です）。
一辺30cmの立方体の体積は27000cm^3ですよね。
温度や圧力が等しいとき、同じ体積の中に含まれる分子の数は分子の種類とは関係なく常に一定です（アボガドロの法則）から、含まれる分子の物質量と体積は比例します。
1mol：ｎmol＝22400cm^3：27000cm^3
従ってｎ＝27000/22400[mol]となります。
酸素はＯ2ですから分子量は16×2=32。すなわち、1molの質量が32gです。
1mol：27000/22400mol＝32g：ｗg
ｗ＝32×27/224＝38.6g
Ans.　38.6g

ご理解いただけました？

3問目　ヨウ素とは二原子分子で常温で固体、昇華しやすい物質です（そんなこと、聞いてないって？でも化学を勉強するんだったらどんな物質かということにも関心を持ってくださいね）。
ヨウ素の原子量が127ということは127gのヨウ素の中にはヨウ素原子が1molあるということですね。これが2.54gあるのだから物質量ｎは
1mol：ｎmol＝127g：2.54g
ｎ＝2.54/127＝0.020mol
次にダイヤモンドですが、これは炭素の単体。すなわち、炭素原子のみでできていますね。炭素原子の原子量が12なので、炭素原子が1molあれば12gということになります。
これがヨウ素と同じ0.020molあるのですから
12×0.020＝0.24g
Ans.　0.24g

この程度は原子量・分子量・式量の意味や物質量、質量などの関係がわかっていれば解ける問題です。ここが理解できないということは、この先の化学はずいぶんご苦労されることになりますよ。がんばってください。

では、少しレベルアップして、4問目。
硫酸銅（II）五水和物CuSO4・5H2Oという物質をご存知ですか？というより、そもそも、水和物ってわかりますか？
硫酸銅(II)というのは白い粉末ですが、硫酸銅(II)五水和物は青い結晶です。硫酸銅(II)が水溶液から結晶を作るときに、溶媒の水も取り込んで結晶を作っているのが硫酸銅（II）五水和物です。硫酸銅(II)1molに対して水5molという割合で取り込むので五水和物といいます。このように結晶に水が取り込まれた結晶のことを水和物といい、取り込まれている水を結晶水といいます。
結晶水は加熱すると容易に蒸発しますからその分軽くなります。
硫酸銅(II)の水和物についてある程度の知識があれば、5つの水分子のうち、4つがはじめに取れて硫酸銅(II)一水和物(青白色の粉末CuSO4・H2O)になり、さらに加熱すると残りの一つも取れてなくなり、硫酸銅(II)無水物(白色粉末CuSO4)になるので求められている答えが「ウ」であることは計算をしなくても見当がつくようになります。
それはともかく、計算しましょう。
はじめにある結晶の質量が31.2gで、これを加熱すると22.2gになった。すなわち9.0g軽くなったわけです。
硫酸銅(II)五水和物の式量が250ですから31.2/250molあったというのはいいですね。次に失われた水は水分子の分子量が18ですから9.0/18molということになります。
この二つの物質量を比較します。失われた水分子の物質量ははじめにあった硫酸銅(II)五水和物の物質量の何倍か。
（9.0/18）/（31.2/250）＝（9.0×250）/（18×31.2）＝250/62.4＝4
このことから、硫酸銅(II)五水和物1molから水分子が4molずつ失われたことがわかり、残った粉末は硫酸銅(II)一水和物(青白色の粉末CuSO4・H2O)ということになります。

Ans．　ウ

最後に１問目と思いましたが、長くなったのでいったん投稿します。
どの程度理解できたのか、あるいはもともとわかっていたのはどの程度なのかを補足していただけると、次(１問目）が回答しやすいのですが。よろしくお願いします。

補足

ご投稿、本当に嬉しかったです！！！！すごくよくわかりました。説明を読んで理解ができて、なんとっ！友達に説き方を教えてあげることができたんです。本当にありがとうございました。もう一問は化学の授業の時間に補足で先生が説明してくださったのでわかりました！！こんなに丁寧で親切な登校がくるなんて思ってもいなかったので、とてもびっくりし、感激しています。また、教えてgooに私の名前があれば、ご投稿、よろしくお願いしますね☆