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解説(1) 質量数=陽子数(原子番号)+中性子数から,原子番号37
のルビジウム Rb の各同位体の質量数は,次のようになる。
中性子数 48 の Rb37+48=85
中性子数 50 の Rb 37+50=87
相対質量は質量数に等しいと考えると,原子量は次式で求められる。
28
72
85 x
+ 87 × -=85.56°
100
100
(2)鉄Feを硫酸H2SO4 水溶液に溶かすと, 水素 H2 が発生する
FeSO4+H2
→
1
0.0 Fe+H2SO4
…①
8
人工的に存在比を変えたFeのモル質量をx[g/mol] とすると,用いた
Fe の物質量は 1.15g/x [g/mol] となる。 したがって, ①式の化学反応式
の係数から、発生したH2 は 1.15g/x [g/mol] とわかる。
一方,酸化銅(II) CuO とH2 の反応は,次の化学反応式で表される。
CuO+H2 Cu+ H2O
→
化学反応式から,反応前後の質量減少分は,H2 と反応して H2O になっ
た CuO中の0の質量であることがわかる。 1.15g/x [g/mol]のH2 と
反応する酸素原子0 (モル質量 16g/mol) は, 1.15g/x[g/mol]である。
また,減少した酸素原子の質量は (2.50-2.18)gなので,次式が成立す
る。
1.15g
=
x [g/mol]
(2.50-2.18) g
16 g/mol
0
x=57.5g/mol
したがって,平均相対質量は57.5である。
別解 ②式の化学反応式の係数から, 1.15g/x[g/mol]の水素 H2 と反
応する酸化銅(II) CuO (モル質量80g/mol) は1.15g/x[g/mol]なので,
反応せずに残る CuOは (2.50g-80g/mol×1.15g/x [g/mol]) となる。
一方, 生じる銅 Cu (モル質量 64g/mol) は 1.15g/x [g/mol] なので,その
質量は 64g/mol×1.15g/x [g/mol] になる。 したがって,反応後に残る
CuO と Cuとの混合物について,次式が成立する。
2.50g-80g/mol×
1.15g
1.15g
+64g/mol ×
=2.18g
x[g/mol]
[g/mol]
x=57.5g/mol
