高校化学 計算問題 まとめページ(井出進学塾)

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問1 同位体と原子量 4分55秒

(4分55秒)問1 

天然の臭素は ⁷⁹Brと ⁸¹Br からなり、その存在比はそれぞれ51%、49%である。

相対質量をそれぞれ79,81として、臭素の原子量を求めよ(有効数字2桁)。


問2 物質量・粒子数・質量の関係①

次の問いに答えよ。 原子量 H=1.0 O=16   アボガドロ定数 6.0×10²³

問2⑴ 物質量から質量、粒子数

(3分27秒)問2⑴

⑴水分子3.0molの質量は何gか。

また、水分子の数は何個か。


問2⑵ 質量から物質量、分子数

(6分19秒)問2⑵

⑴水素分子1.0gの物質量は何molか。

また、水素分子の数は何個か。


問2⑶ 質量から構成原子の原子数

(6分36秒)問2⑶

⑴水分子4.5gの中にある水素原子の数は何個か。

また、酸素原子の数は何個か。


問3 物質量・粒子数・質量の関係②

次の問いに答えよ。 原子量 H=1.0 O=16   アボガドロ定数 6.0×10²³

問3⑴ 粒子(原子1個)の質量

(3分31秒)問3⑴

水分子1個の質量は何gか。


問3⑵ 物質量・粒子数・質量の関係② 1分47秒

(1分47秒)問3⑵

⑴マグネシウム原子1個の質量は4.0×10⁻²³gである。

1molの質量は何gか。


問4 気体の物質量・分子量・体積・分子量

次の問いに答えよ。ただし、気体の体積は標準状態のものとする。

 原子量 O=16   アボガドロ定数 6.0×10²³

問4⑴ 気体の体積から物質量、質量、分子数

(4分52秒)問4⑴

⑴酸素5.6Lは何molか。また、質量は何gか。

さらに、含まれる酸素分子は何個か。


問4⑵ 気体の体積と質量から分子量

(4分48秒)問4⑵

⑴ある気体560mLの質量は1.1gであった。

この気体の分子量を求めよ。


問4⑵’ 別解 気体の物質量・分子量・体積・分子量 2分01秒

(2分01秒)問4⑵ 別解

こちらの解法も、おすすめです。


問4⑶ 密度から分子量

(2分42秒)問4⑶

ある気体の密度は、同温・同圧で酸素の密度の1.25倍であった。この気体の分子量を求めよ。


問4⑶ 解説内容 書きおこし

 

一見、むずかしそうですが、こういう問題でも「たとえば」を考えればよいです。

molという道具を使えばよいです。molは「道具」です。

 

ここでも、酸素が1molあったとしましょう。

その体積は標準状態で、22.4L・・・質量は分子量の32に〔g〕をつけて、32gです。

 

このある気体も、1molあったとします。同じく標準状態で22.4Lです。

 

密度が1.5倍だということは、同じ体積なら、その質量は1.25倍です。

 

32gの1.25倍は、32×1.25より40gです。

1molの質量が40gなので、この気体の分子量は 40 と、わかります。

 

別解として、ふつうに解くならこうかな・・・というものも紹介しておきます。

動画を参照してください。

 

 

問5 溶液の濃度①

次の問いに答えよ。 原子量 H=1.0 O=16 Na=23 Cl=35.5 Ba=137

問5⑴ 質量パーセント濃度の導出

(3分32秒)問5⑴

⑴水酸化ナトリウム8.0gを水に溶かして100mLとした水溶液の密度は1.1g/㎤である。

この水溶液の質量パーセント濃度は何%か。


問5⑵ モル濃度の導出

(3分06秒)問5⑵

⑴水酸化ナトリウム8.0gを水に溶かして200mLとした水溶液のモル濃度は何mol/Lか。


問6 溶液の濃度②

次の問いに答えよ。 原子量 H=1.0 O=16 Na=23 Cl=35.5 Ba=137

問6⑴ 質量パーセント濃度と密度から、モル濃度の導出

(4分08秒)問6⑴

⑴質量パーセント濃度20.0%のBaCl₂水溶液の密度は1.20g/㎤である。

このBaCl₂水溶液のモル濃度は何mol/Lか。


問6⑵ 飽和水溶液の質量パーセント濃度

(2分49秒)問6⑵

⑴20℃の水100gに塩化ナトリウムは36gまで溶ける。20℃の塩化ナトリウム飽和水溶液の質量パーセント濃度は何%か。


問7 冷却による析出量 3分40秒

(3分40秒)問7

硝酸カリウムの水100gに対する溶解度は、60℃で110、40℃で64である。60℃の硝酸カリウム飽和水溶液200gを40℃まで冷却すると、析出する硝酸カリウムの結晶は何gか。


問7 補足

 析出量を求める問題では、「水を蒸発させる」という操作をともなう発展問題も、よく出題されます。

問7の解説動画で示した解法が、そういう問題でも応用できないか?・・・考えてみましょう。

この問題で、先に水を「20g」蒸発させた場合を考えてみます。

次のような問題になります。

 

問7補足問題)

「硝酸カリウムの水100gに対する溶解度は、60℃で110、40℃で64である。

60℃の硝酸カリウム飽和水溶液200gを加熱し、水を20gだけ蒸発させたのち、40℃まで冷却すると、析出する硝酸カリウムの結晶は何gか。」

 

 

解説のため、ここでは2つの解法を紹介します。

 

 

(解法1)まじめに正面から解く。

 

・・・これが基本の解法です。問7も、もちろんこの解法でも解けます。

 

まず、60℃の硝酸カリウム飽和水溶液200gに含まれている硝酸カリウム(溶質)と水(溶媒)の質量をそれぞれ計算します。

 

 これは、比の計算でよいです。(注:割合の考え方でさばける人は、それならばその方がよいです。)

60℃の水100gを想定すれば、その水には110gの硝酸カリウムが溶け、100+110=210より、210g飽和水溶液ができます。

 

210の飽和水溶液には硝酸カリウムが110含まているので、200の方は水溶液には何()gの硝酸カリウムが含まれているか?・・・ということで

 

 210:110=200:x      ・・・という比の式が成り立ちます。

 

これを解いて(計算の工夫は特にないです、ただし、先に左辺の2つの数を10でわるなどの操作はすること〔失礼、そのくらいできますよね〕。最終的な答えは整数で答えるので、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで求めておきましょう)、

 

 x=104.8   飽和水溶液200g中、硝酸カリウムの質量は「104.8g」です。

また、水の質量は200gから104.8gをひいて、「95.2g」とわかりました。

 

問題の操作の順にみていきましょう。ここから水を20g蒸発させたので、95.2-20=75.2より、今、水は「75.2g」だけ、残っています。

 

知りたいのは、最終的に硝酸カリウムが何g析出するか?です。

それは、40℃の水75.2gの水に何gの硝酸カリウムがとけきれるかを調べ、それをもともとの硝酸カリウムの質量104.8gからひけば、わかります。

 

これも、比の計算でよいです。

 

40℃の水100gには64gまでの硝酸カリウムがとけきる・・・という情報があります。

今、水は75.2gなので、その中には何()gの硝酸カリウムがとけきるか?・・・ということで

 

 100:64=75.2:x   ・・・という比の式が成り立ちます。

 

これを解いて、 x=48.12 

小数第一位までとって、「48.1g」の質量の硝酸カリウムが、40℃、75.2gの水の中にとけています。

 

もともとの水溶液には、硝酸カリウムは104.8gとけていたので、とけきれず析出する硝酸カリウムの質量は、104.8-48.1=56.7より、「56.7g」とわかります。

 

小数第1位を四捨五入して、整数の範囲で答えて・・・「57g」が、答えになります。

 

答:57g

 

・・・これが、基本の解法です。こう考えていけば、この分野のどんな応用問題でも、だいたいは対応できます。ですので、紹介しておきました。

 

 問7を、この方法で答えを出してみるのも、有効だと思います(これは、やってみるとよいと思います)。

 

 でもやはり、動画で示した解法の方が簡単ですよね。

簡単・確実なので、問7レベルの問題は、動画で示した解法で解くべきです。

 

また、この解法が問7補足問題のような発展問題にも応用できないか?・・・と思うのも当然です。

そこで次に、もう1つ解法を示します。

 

 

(解法2)「蒸発」分を別に考えるのも、定石です。

 

まず、蒸発してしまった20gの水について考えてみましょう。

60℃だったとき、この20gの水が含んでいた分の硝酸カリウムもあったはずです。

その質量を計算して求めましょう。これも、比の計算でよいです。

 

60℃で・・・

100の水には硝酸カリウムが110gまで含まるので、20の水には何()gの硝酸カリウムが含まれるか?・・・ということで

 

 100:110=20:x      ・・・という比の式が成り立ちます。

 

これは簡単にスパッと計算できて   X=22

 

少なくとも、この蒸発してしまった20gの水が含んでいた分の「22g」の硝酸カリウムは析出するということです。

 

次に残りの水溶液の部分を考えますが、ここで注意が必要です。

 

残りの水溶液は、200-20=180より、180gでは、ありません

 

溶媒と溶質を合わせて水溶液です。

先ほど考えたのは、溶媒の20gに溶質の22gを合わせた、計42g分の水溶液について考えた・・・ということになります。残りの水溶液は、200-42=158より、158gです。

 

そして、この158g分の60℃の飽和水溶液を40℃まで冷やすと何gの硝酸カリウムが析出するか?は、動画で示した解法で求めることができます。

 

 210:46=158:x という比の式が立ち(くわしくは動画参照)・・・

 

 210x=46×158 から(特に計算の工夫は、ありません。46×158を計算してから、それを210でわりましょう。少しだけアドバイスしておくと、46×158で7268になります。次に7268÷210の計算をすることになりますが、わられる数とわる数をそれぞれ10でわって、「726.8÷21」とすると、すっきり計算できます。)

 

 X=34.60…   四捨五入して「35g」となります。

 

 これを先ほどの蒸発した水の分22gと合わせ、22+35=57より、「57g」が答えとわかります。

当然ですが、解法1と同じ答えです。

 

答:57g

 

少しわかりにくかったかもしれませんので、補足しておきますと、この解法では、最初の60℃飽和水溶液を、「42g」と「158g」に分けて考えたことになります。

 

「42g」がどこから出てきたのかというと、(蒸発した)20gの水が22gの硝酸カリウムを含んでいた、ということからです。この42gが蒸発した水に対応する水溶液の質量であり、残りの158gの水溶液は動画で示した解法で処理しました。

 

ここまですることはなく、(解法1)で示した方法で解けばよいと思いますが、問題によっては蒸発した水の分だけ考えればよい問題もけっこう多いので、ここに紹介しておきました。

 

 

 

問8 化学反応式と質量

(3分59秒)問8

4.6gのエタノールC₂H₆Oを完全燃焼させると、生成するCO₂およびH₂Oはそれぞれ何gか。   

原子量 H=1.0  C=12  O=16


問9 化学反応式と気体の体積 2分27秒

(2分27秒)問9

一酸化炭素CO 4Lを燃焼させるために必要な酸素は何Lか。また、このとき生成した二酸化炭素は何Lか。ただし、気体の体積は同温同圧とする。


問10 化学反応式と質量・体積

(6分23秒)問10

過酸化水素水を酸化マンガン(Ⅳ)を用いて分解したところ、標準状態で2.8Lの酸素が発生した。

反応した過酸化水素は何gか。   

原子量 H=1.0   O=16



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コメント: 2
  • #2

    井出進学塾 (水曜日, 03 3月 2021 18:23)

    to iPad勢 様
    ご指摘ありがとうございます。
    このページは検索順位が高く、けっこうなアクセス数も頂いているので、そのくらいしておくべきですね。
    解答を準備しましたので、よろしければご利用ください。

  • #1

    iPad勢 (火曜日, 02 3月 2021 20:45)

    できれば回答だけのプリントなど用意していただければうれしいです

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化学計算問題 解答

問1 80

問2 ⑴ 質量:54g、数:1.8×10²⁴個   ⑵ 物質量:0.5mol、数:3.0×10²³個

⑶ 水素原子の数:3.0×10²³個、酸素原子の数:1.5×10²³個

問3 ⑴ 3.0×10⁻²³g   ⑵ 24g

問4 ⑴ 物質量:0.25mol、質量8.0g、数:1.5×10²³個   ⑵ 44   ⑶ 40

問5 ⑴ 7.3%   ⑵ 1.0mol/L

問6 ⑴ 1.15mol/L   ⑵ 26%

問7 44g

問8 CO₂:4.4g、H₂O:5.4g

問9 酸素:2L、二酸化炭素:4L

問10 8.5g