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勉強お疲れ様です。小生の知識があなた様のお力になれれば幸いです。
分野こそ酸化還元反応ですが、(4)は「質量パーセント濃度とモル濃度の変換」ですね。ここで押さえておきたいのが『質量パーセント濃度とモル濃度は公式こそ違いますが本質的に同じ濃度を指している』と言うことです。その証拠に二つの公式を見比べてみましょう。そうすれば問題で行う操作も見えてきます。
質量%濃度=(溶質の"質量"m)÷(溶液の"質量"M)×100
モル濃度=(溶質の"物質量"n)÷(溶液の"体積"V)
いかがでしょうか。表記こそ違いますがどちらも『溶液に対して溶質はどのくらいあるのか』を表しています。このことから、問題で行うべき操作は『溶質の物質量"n"→溶質の質量"m" かつ、溶液の体積"V"→溶液の質量"M"に変換する』ということになりますよね?(余談ですが、高校生が濃度の変換を苦手とするのはここら辺をすっ飛ばして公式を暗記しているからなんじゃないかなぁ・・・と個人的に思っています(T-T)。)
では、これを踏まえた上で問題を考えていきましょう!
○溶質の物質量"n"→溶質の質量"m" への変換
(3)より、過酸化水素H₂O₂の100[mL]のモル濃度は0.25[mol/L]となり、この溶液に含まれる溶質H₂O₂の物質量nは n=2.5×10ー²[mol] となります。また、過酸化水素は分子量34であることから、1[mol]あたり34[g]となります。(これをモル質量というのでしたね。)
では、 2.5×10ー²[mol]の時の質量は 1[mol]:34[g]=2.5×10ー²[mol]:m[g] ∴ m=0.85[g]
○溶液の体積"V"→溶液の質量"M" への変換
ここで登場するのが密度"d"です。密度の定義は【1[cm³] or [mL]あたりの質量m[g]】を意味します。計算化学における密度の役割は、感覚的にモル質量Mと似ています。(モル質量を使って物質量から質量に直したり、質量から物質量に直しますよね?それと同じで、密度dをつかって、体積から質量に、質量から体積に変換できるのです。)これを踏まえて変換してみましょう!
過酸化水素の密度1.00[g/cm³]とありますが、これは1[mL]あたり1[g]に相当するという意味です。このことから100[mL]の過酸化水素水(溶液)の質量は100[g]に相当するはずです。
以上二つの値を用いて
質量%濃度=(溶質の"質量"m)÷(溶液の"質量"M)×100 から
=0.85[g]÷100[g]×100
=0.85%
になるんじゃないでしょうか?
最後になりますが、この「濃度変換」の考え方は人によってたくさんあります。絵を描いたり、僕のように定義を整理して比較したり・・・といった具合です。この説明が質問者様に合った考え方ではないのかもしれません。よって先生や周りの人に聞きながらじっくりゆっくり勉強していってくださいね!
分からないことがあったら質問ください。頑張れ高校生!
めっちゃ丁寧にありがとうございます!!!