こんにちは＜Frank＞です。

今回の学習項目「物質の成分」で最後に出題された［問］の質問が今
いち分からなかったので、ネットで調べたところ、下記の説明が分か
りやすかったので纏めておきます。

高校化学で学ぶ物質の成分について「元素」「単体」及び「化合物」
の概念は以下の通りになります。

１．元素とは
元素は、物質を構成する基本的な種類のことを指します。元素は原子
核内の陽子の数（原子番号）によって識別されます。すべての原子は
特定の元素に属しており、同じ元素の原子は同じ数の陽子を持ってい
ます。元素は周期表にリストアップされており、各元素には固有の記
号（例：酸素はO、炭素はC、ナトリウムはNa等）が付けられています。

２．単体と化合物
単体と化合物は、元素がどのように組み合わされて物質を形成するか
によって区別されます。

１）単体（Simple Substance）
　　・定義　
　　　単体は、一種類の元素だけからなる純粋な物質です。すべての
　　　原子が同じ元素に属しているため、化学的には同じ性質を持っ
　　　ています。
　　・例
　　　＊酸素ガス (O₂)：酸素元素からなる分子。
　　　＊水素ガス (H₂)：水素元素からなる分子。
　　　＊ダイヤモンド (C)：炭素元素からなる結晶。

２）化合物（Compound）
　　・定義
　　　化合物は、異なる種類の元素が化学的に結びついてできた物質
　　　です。化合物の分子は、少なくとも二つ以上の異なる元素の原
　　　子を含んでいます。
　　・例
　　　＊水 (H₂O)：水素元素と酸素元素が化学的に結びついた分子。
　　　＊二酸化炭素 (CO₂)：炭素元素と酸素元素が化学的に結びつい
　　　　た分子。
　　　＊食塩 (NaCl)：ナトリウム元素と塩素元素が化学的に結びつ
　　　　いた結晶。

３．比較
１）単体：一種類の元素のみからなる物質。
２）化合物：異なる種類の元素が化学的に結びついてできた物質。

単体と化合物の違いは、構成する元素の種類の違いにあります。単体
は一種類の元素のみから構成されており、化合物は複数の異なる元素
が結びついて構成されています。

文系脳の私はやはり２，３回読み直し、ネットで色々調べて初めて
理解できる感じです。焦らずゆっくりと学習していきます。

ではここで物質の成分に関する問題を出題します。模範解答は罫線
の下に掲載しています。解答後、参照してください。

【問題】
ある無色透明の液体Aは、水とエタノールの混合物であることがわか
っている。この液体Aの質量は100.0 gであり、水の質量分率は60.0%
である。また、液体Aの密度は0.900 g/cm³である。以下の問いに答え
なさい。ただし、エタノールのモル質量を46.0 g/mol、水のモル質量
を18.0 g/mol、エタノールの密度を0.789 g/cm³とする。

（問１）液体Aの体積を求めなさい。
（問２）液体A中のエタノールの物質量を求めなさい。
（問３）液体Aに溶けているエタノールのモル分率を求めなさい。

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【模範解答】
（問１）
液体Aの質量 𝑚 = 100.0 g、密度 𝜌 = 0.900 g/cm³ から体積 𝑉 は次式で
求められる。
𝑉 = (𝑚／𝜌) = (100.0／0.900) = 111.1 cm³
したがって、液体Aの体積は 111.1 cm³ である。

（問２）
液体Aの水の質量分率は60.0%なので、水の質量 𝑚_水 は
𝑚_水 = 100.0 × 0.600 = 60.0 g

エタノールの質量 𝑚_{エタノール} は
𝑚 = 100.0 − 60.0 = 40.0 g

エタノールの物質量 𝑛_{エタノール} は次式で求められる。
𝑛_{エタノール} = (𝑚_{エタノール}／𝑀_{エタノール}) = (40.0／46.0) ≈ 0.870 mol
したがって、液体A中のエタノールの物質量は 0.870 mol である。

（問３）
水の物質量 𝑛_水 は次式で求められる。
𝑛_水 = (𝑚_水／𝑀_水) = (60.0／18.0) = 3.33 mol

液体A全体の物質量 𝑛_全体 は
𝑛_全体 = 𝑛_水 + 𝑛_{エタノール} = 3.33 + 0.870 = 4.20 mol

エタノールのモル分率 𝑥_{エタノール} は
𝑥_{エタノール} = (𝑛_{エタノール}／𝑛_全体) = (0.870／4.20) ≈ 0.207
したがって、エタノールのモル分率は 0.207 である。

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今日もご一読いただき、ありがとうございました。

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