水-エタノール溶液の最も体積の減る割合

質問

上記の問題があるのですが
標準状態での水の密度を約1.0g/cm^3　エタノールの密度を約0.8g/cm^3と考えた時
密度の低いエタノール100%の時が一番体積が減りませんか？
これって間違えてますかね？

自分なりに考えたんですがそれって溶液と呼べるのかな等と
アレコレ考え出したらこんがらがってきました
もし間違えてましたら求め方など教えていただけると有難いです（＾＾；

回答No.3

hg3 · ベストアンサー

再度の補足ありがとうございます。
だいたい、状況は理解できました。やはり先の回答（No2）の通り、エタノールと水をいろいろな割合で混ぜて密度を測定したということですね。
では、考え方を順を追って説明しましょう。

まず、理解しないといけないのは、ご質問の「体積の減る」のという意味です。
これは最初の回答にある通り、水とエタノールを混ぜると体積が減るという現象のことを意味しています。
水100mLとエタノール100mLを混ぜたら体積は200mLにはならず。200mLより減るのです。
まず、ここを理解しないと、これ以降、何をやっているのかが全く理解できません。

次に「密度」の意味です。
ご質問の中に、「密度の低い時が一番体積が減りませんか」と書いてあるところをみると、そもそも密度が何なのかをを十分理解できていないことが感じられます。
密度とは、１mL（1cm^3)当たりの重さ(g)のことです。
ということですから、同じ重さで体積が小さくなれば、密度は大きくなります。

ここまでは、基本中の基本。
この先がやっと本題です。

まず、(1)からエタノールの密度が0.78g/mLであると分かります。ここまでは良いですね。

次に(2)では、水10gとエタノール20gを混ぜています。よって混合した溶液は30gです。
水10gは10mLです。(水の密度は1.0g/mLなので）
エタノール20gは、エタノールの密度が0.78g/mLなので、20÷0.78＝25.6mLとなります。
もし、水とエタノールを混ぜて体積が減らないとしたら、水10mLとエタノール25.6mLを混ぜるのですから、混合溶液は35.6mLになるはずです。

ところが実験結果を見ると、混合溶液の密度が0.87g/mLなので、30÷0.87＝34.5mLであることがわかります。
つまり、計算上の体積（35.6mL）より、実験結果で測定した体積(34.5mL)の方が1.1mL減っています。
計算上の体積を1とすれば、実験結果で測定した体積は0.97です。

同様にして、(3)の場合も、計算上の体積と実験結果で測定した体積を比較すれば、どれくらい体積が減ったかが分かり、計算上の体積を1としたときの、実験結果で測定した体積を求めることができます。

水とエタノールを他の割合で混ぜて密度を測った結果が分かれば、水とエタノールの割合ごとに、体積がどれくらい減ったかを求めることができますので、どの割合で混ぜた時に最も体積が減るかが分かるという事です。

もし、他の割合で混ぜたデータを実際に実験で測定していない場合は、化学便覧などで、そのデータを調べれば良いのです。ただし、水とエタノールの割合をどういう数値で表しているかによって、計算方法が変わってきますから、その点は良く注意して計算しましょう。

お礼

こんなイロハも分かっていない自分を見捨てないで
ご丁寧に最後までご教示いただきとても助かりましたm(_ _)m
おかげでさまでチンプンカンプンだったものが徐々に形になってきました
貴重なお時間を割いて夜分遅くにまでお付き合いいただき本当に有難うございました(TT)

回答No.2

hg3

補足読みました。

何となく状況が分かってきましたね。
あなたは、おそらく授業の実験で、エタノールと水をいろいろな割合で混ぜて密度を測定したんですね。
その結果から、「最も体積が減る割合」を求めましょうという課題を出されたわけですね。

そうだとするなら、その実験のやり方や結果も詳しく説明した上で質問するようにしましょう。
この手の質問に答えるは、そのような問題（課題）が出された状況、それを解くために必要な条件や元となるデータが必要なのです。
そういうことを意識することって、勉強ができるようになるためにとても大事な事なんです。

それから、
＞水とエタノールの溶解度のようなものを調べればいいんですかね？
全然違います。
知りたいのは体積でしょ。溶解度からどうやって体積を求めるのですか？
そういう基本的な事を理解しましょう。

化学便覧に、どういうデータが掲載されているのかは、今自分の手元に化学便覧がないので分かりません。
おそらくエタノールと水の混合割合（エタノールの質量％や体積％）と各割合での密度が載っているものと思います。つまり、あなたが実験して調べたものと同じような情報が化学便覧にあるということです。
ですから、そのデータから答えをどうやって導き出すかを考えないといけないわけですが、そのために、もう少しそのデータについての詳しい情報が無いといけないということです。

補足

見当外れなことばかりでスミマセン精進します
えっと実験内容は
水-エタノール溶液を(1)0:30 (2)10:20 (3)20:10 (g) の割合で作って
ピクノメーターに入れた後に30℃の温水にしばらく浸した後に取り出したら
まず溶液の入ったピクノメーターの質量を測定した後に、それぞれの溶液の体積を
予め作った、目盛りの和とその時の水の体積関係を表した図を元に
(これは水の入る前後のピクノメーターの各質量を求めてから水の密度を0.99529として求めました)
溶液の入ったピクノメーターが指す目盛りの和から体積求めたら
それらを元に各溶液の密度を計算してグラフにしたといった感じです

それで求められた密度は(1)0.78(2)0.87(3)0.94 (g/cm^3)でした

とりあえず自分がわかっているデータは大体こんな感じです
求めるのにもっと必要なデータがありましたら教えてください、お願いしますm(_ _;)m

回答No.1

hg3

ご質問の文だけだと、明確ではないですが、問題の意図を理解していないと思われます。
常識的に考えれば、以下のようなことを問うているものと思われます。

　水100mL（エタノール無し）
　水90mL＋エタノール10mL
　水80mL＋エタノール20mL
　水70mL＋エタノール30mL
　　・・・
　　・・・
　水10mL＋エタノール90mL
　エタノール100mL(水無し）
のように混合した場合に、最も体積の少なくなるのは、どの割合の時か？

水100%、エタノール100%は、100mLにしかなり得ませんが、水とエタノールを混ぜた場合は、100mLより減ります。
なので、エタノール100%が答えということはあり得ません。

答えの求め方ですが、
・実際に実験する。
・化学辞典や化学便覧などで調べる。
・もし、推定式が分かっているならそれで計算する。
などが考えられます。
もし、これが授業の宿題(課題)なら、その授業で習ったのではないですか？

補足

化学便覧というものでそれぞれの割合のおける
水とエタノールの溶解度のようなものを調べればいいんですかね？

実験で水-エタノール溶液の密度を縦軸、エタノールの質量%右軸で
グラフを書いたんですけど右下がりなので一番密度が低い右端の
エタノール100%が体積減るのかなぁなんて短絡的な解釈になってしまい（＾＾；

真剣に答えていただいているのに馬鹿すぎてスミマセン頼れる人もいなくて(_ _;)