出典：公益社団法人 日本技術士会「技術士第一次試験 過去問題」
0.10mol/kgのNaCl、ブドウ糖、CaCl2水溶液の沸点(沸点上昇)を、溶質粒子の総モル濃度(電離を考慮)から比較する問題。
同じ質量モル濃度(0.10mol/kg)のNaCl水溶液、ブドウ糖水溶液、CaCl₂水溶液の沸点を比較する問題。
① 沸点上昇は溶けている粒子の数(質量モル濃度)に比例する。電解質は電離して粒子が増える
② 粒子の濃度: NaCl→Na⁺+Cl⁻で0.20、ブドウ糖は電離せず0.10、CaCl₂→Ca²⁺+2Cl⁻で0.30mol/kg。どれも100℃より高く、CaCl₂が最も高い
③ ⑤
沸点上昇は、溶質粒子(分子・イオン)の総質量モル濃度に比例する(Δt=K_b×m)。電解質は水溶液中で電離するため、粒子の数が増える。NaClはNa⁺とCl⁻の2粒子に電離するので約0.20mol/kg、ブドウ糖は非電解質で電離しないので0.10mol/kg、CaCl₂はCa²⁺と2Cl⁻の3粒子に電離するので約0.30mol/kg。よって、沸点の高い順にCaCl₂>NaCl>ブドウ糖の順となり、いずれも純水(100℃)よりは高い。したがって、CaCl₂水溶液の沸点が最も高いとする⑤が正しい。
沸点上昇・凝固点降下は、溶質粒子の総モル濃度に比例する。電解質は電離後の粒子数(NaCl:2倍、CaCl₂:3倍)で考える必要があり、同じ質量モル濃度でも、電離する物質ほど沸点上昇が大きい。
キーワード: 沸点上昇、電離、質量モル濃度、電解質、希薄溶液の性質、材料・化学・バイオ