この教材で学ぶこと
到達目標
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物質量 mol の意味を説明できる
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1 mol に含まれる粒子数を答えられる
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粒子数と物質量の関係を理解できる
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質量・モル質量・物質量の関係を説明できる
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化学反応式の係数と物質量の関係を理解できる
前提知識
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原子・分子・イオンの基本
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元素記号
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化学式
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相対原子質量
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四則計算
1
物質量とは
物質量とは、粒子の数を表すための量です。
単位には mol を使います。
原子や分子は非常に小さく、1個ずつ数えることが現実的ではありません。
そこで、非常にたくさんの粒子をまとめて扱う単位として mol を使います。
1 mol は、約 6.02×10²³ 個の粒子の集まりを表します。
確認ポイント
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物質量が粒子の数を表す量であることを説明できる
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mol が物質量の単位であることを答えられる
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1 mol が約 6.02×10²³ 個であることを覚える
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2
アボガドロ定数
1 mol あたりに含まれる粒子の数をアボガドロ定数といいます。
アボガドロ定数は、約 6.02×10²³ /mol です。
この数は非常に大きく、原子や分子のような小さな粒子をまとめて扱うために使われます。
粒子とは、原子、分子、イオンなどを指します。
何を1 mol考えるかによって、数える対象が変わります。
1 mol に含まれる粒子
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物質
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1 mol に含まれるもの
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He
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He原子が 6.02×10²³ 個
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H₂
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H₂分子が 6.02×10²³ 個
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Na⁺
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Na⁺イオンが 6.02×10²³ 個
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H₂O
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H₂O分子が 6.02×10²³ 個
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注意：H₂ 1 mol は、水素原子1 molではなく、水素分子 H₂ が1 molという意味です。
注意：H₂ 1 mol の中には、H原子は2 mol分含まれます。
確認ポイント
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アボガドロ定数を答えられる
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原子・分子・イオンのどれを数えているかを意識できる
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3
物質量と粒子数の関係
物質量 mol と粒子数は、アボガドロ定数を使って変換できます。
粒子数を求めるときは、物質量にアボガドロ定数をかけます。
物質量を求めるときは、粒子数をアボガドロ定数で割ります。
計算問題では、まず何を求めたいのかを確認しましょう。
例題：水分子 H₂O が 2.0 mol あるとき、水分子は何個あるか。
答え：1.204×10²⁴ 個
2.0 × 6.02×10²³ = 1.204×10²⁴ 個です。
例題：酸素分子 O₂ が 6.02×10²³ 個あるとき、物質量は何 mol か。
答え：1.0 mol
6.02×10²³ 個は、ちょうど1 molです。
確認ポイント
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molから粒子数へ変換できる
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粒子数からmolへ変換できる
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何の粒子を数えているかを確認できる
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4
モル質量
モル質量とは、物質 1 mol あたりの質量です。
単位には g/mol を使います。
原子の場合、相対原子質量に g/mol をつけたものがモル質量になります。
たとえば、炭素 C の相対原子質量を12とすると、炭素のモル質量は 12 g/mol です。
分子の場合は、分子を構成する原子の相対原子質量を足し合わせます。
代表的なモル質量
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物質
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計算
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モル質量
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H₂
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1×2
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2 g/mol
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O₂
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16×2
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32 g/mol
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H₂O
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1×2 + 16
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18 g/mol
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CO₂
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12 + 16×2
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44 g/mol
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NaCl
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23 + 35.5
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58.5 g/mol
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確認ポイント
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モル質量の意味を説明できる
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分子式からモル質量を求められる
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g/mol の単位を理解できる
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5
質量・物質量・モル質量の関係
物質量と質量の変換では、モル質量を使います。
物質量を求めるときは、質量をモル質量で割ります。
質量を求めるときは、物質量にモル質量をかけます。
この関係は理論化学の計算で非常によく使います。
例題：水 H₂O 36 g は何 mol か。ただし H₂O のモル質量を18 g/molとする。
答え：2.0 mol
36 ÷ 18 = 2.0 mol です。
例題：二酸化炭素 CO₂ 0.50 mol の質量は何 g か。ただし CO₂ のモル質量を44 g/molとする。
答え：22 g
0.50 × 44 = 22 g です。
確認ポイント
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質量から物質量を求められる
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物質量から質量を求められる
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モル質量を正しく使える
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6
化学反応式と物質量
化学反応式の係数は、反応する物質の粒子数の比を表します。
同時に、物質量 mol の比としても考えることができます。
たとえば、2H₂ + O₂ → 2H₂O では、水素 H₂ と酸素 O₂ は 2:1 の物質量比で反応します。
反応量の計算では、まず化学反応式の係数比を確認することが重要です。
水の生成
2H₂ + O₂ → 2H₂O
H₂ : O₂ : H₂O = 2 : 1 : 2 の物質量比です。
メタンの燃焼
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
CH₄ 1 mol に対して O₂ 2 mol が必要です。
例題：2H₂ + O₂ → 2H₂O において、H₂ 4 mol と完全に反応する O₂ は何 mol か。
答え：2 mol
H₂ : O₂ = 2 : 1 なので、H₂ 4 molにはO₂ 2 molが必要です。
確認ポイント
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化学反応式の係数を物質量比として読める
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反応物と生成物のmol比を判断できる
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7
物質量の例題
物質量の問題では、粒子数、質量、モル質量、反応式の係数比がよく使われます。
式を暗記するだけでなく、何を何に変換しているのかを意識しましょう。
例題：CO₂ 88 g は何 mol か。ただし CO₂ = 44 g/mol とする。
答え：2.0 mol
88 ÷ 44 = 2.0 mol です。
例題：NaCl 0.20 mol の質量は何 g か。ただし NaCl = 58.5 g/mol とする。
答え：11.7 g
0.20 × 58.5 = 11.7 g です。
例題：H₂O 1.0 mol に含まれる水分子は何個か。
答え：6.02×10²³ 個
1 molにはアボガドロ定数個の粒子が含まれます。
確認ポイント
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mol・g・粒子数を相互に変換できる
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反応式の係数比をmol比として使える
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単位を見て使う式を判断できる
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