原子の数－正解・解説｜センター試験演習「化学Ⅰ」【高校化学Net参考書】

問題情報

単元	原子の数
年度	2013年度
問題番号	化学Ⅰ－第1問－問4
配点	4
計算問題	○
難易度	普通

正解

①　標準状態のアンモニア22.4Lに含まれる水素原子の数

解説

　すべての選択肢で「数」を求める問題ですが，大小関係を比較するだけなので，面倒な計算は省略すべきです。物質量（mol），質量（g），標準状態の気体の体積（L），数（個）は，すべて比例の関係にあります。つまり，物質量（mol）を比較したときに大きい方は，数（個）を比較したときも大きいのです。ここでは，物質量（mol）を求めて，その値が最も大きいものが数（個）も多いと判断します。

①　標準状態の気体は，1molで22.4Lです。よって，標準状態で22.4LのアンモニアNH₃は1molです。

　ただし，問われているのは，アンモニア分子の数ではなく，水素原子の数だということに注意しましょう。アンモニア分子1個には，水素原子3個が含まれています。アンモニア分子が2個あれば，水素原子は6個あります。ここから，アンモニア分子の数とそこに含まれる水素原子の数は1：3の比だということが分かります。よって，アンモニア分子が1molあることから，水素原子は3molと求めることができます。

②　メタノールCH₃OH分子1個には，酸素原子1個が含まれています。メタノール分子が2個あれば，酸素原子は2個あります。ここから，メタノールの数とそこに含まれる酸素原子の数は1：1だということが分かります。よって，メタノール1molに含まれる酸素原子は1molです。

③　ヘリウムは希ガスなので，単原子分子として存在しています。そのため，ヘリウム1molはヘリウム原子1molのことです（二原子分子である水素H₂が1molあれば，水素原子Hは2molになる）。

　また，ヘリウムは原子番号2なので，ヘリウム原子1個の中に陽子が2個存在しています。原子の状態では陽子数と電子数は等しい（電気的に中性）ので，ヘリウム原子1個の中に電子が2個含まれていることになります。ヘリウム原子が2個あれば，電子は4個あります。ここから，ヘリウム原子の数とそこに含まれる電子の数は1：2だということが分かります。よって，ヘリウム1molに含まれる電子は2molです。

④　1mol/Lの塩化カルシウム水溶液1L中には，1mol/L　×　1L　＝　1mol　の塩化カルシウムCaCl₂が含まれています。また，塩化カルシウムは金属元素（Ca）と非金属元素（Cl）でできている化合物なので，イオン結晶として存在しています。水に溶かして電離した時のイオン反応式「CaCl₂　→　Ca^2＋　＋　２Cl^－」の係数比からも分かるように，1molのCaCl₂には2molの塩化物イオンCl^－が含まれています。

⑤　黒鉛（グラファイト）は組成式Cで表され，その式量は12です。よって，
12g　÷　12g/mol　＝　1mol　の炭素原子が含まれています。

物質量を比較すると，①が3molで最も大きいことが分かります。よって，数で考えても①が最も多いと判断することができます。