高1 ／ 化学基礎 ／ cb-04
物質量（mol・モル質量・気体の体積・粒子の数）
この単元でできるようになること
- 原子量・分子量・式量を原子量の和として計算できる（相対質量・同位体の存在比からの原子量も）
- n（mol）を中心に、質量（g）・粒子の数（個）・気体の体積（L・標準状態）を相互に変換できる
- アボガドロ定数 6.0 × 10²³ /mol、モル質量（g/mol）＝ 原子量・分子量・式量、標準状態の気体 22.4 L/mol を使える
- 気体の密度（g/L）から分子量を求められる
入試での位置づけ
物質量は化学基礎の計算の中心で、濃度（cb-05）・反応式の量的関係（cb-06）・中和（cb-08）のすべてがこの単元の変換で解けます。共通テストでは「g → mol → 個」「L → mol → g」の 2 段階変換が定番。すべて mol を経由するという一本の道を身につけると、迷わなくなります。
1. 原子量・分子量・式量
まずここだけ
- 相対質量：¹²C 原子の質量を 12 としたときの相対的な質量
- 原子量：同位体の相対質量を存在比で平均した値（単位なし）
- 分子量：分子式中の原子量の和（H₂O ＝ 1.0 × 2 ＋ 16 ＝ 18）
- 式量：組成式・イオン式中の原子量の和（NaCl ＝ 23 ＋ 35.5 ＝ 58.5）
よく使う原子量：H 1.0、C 12、N 14、O 16、Na 23、Mg 24、Al 27、S 32、Cl 35.5、K 39、Ca 40、Fe 56、Cu 64、Zn 65、Ag 108
同位体からの原子量：³⁵Cl（35.0、75%）と ³⁷Cl（37.0、25%）→ 35.0 × 0.75 ＋ 37.0 × 0.25 ＝ 35.5
2. 物質量 mol ── 粒子 6.0 × 10²³ 個で 1 mol
まずここだけ
1 mol ＝ 6.0 × 10²³ 個（アボガドロ定数 N_A ＝ 6.0 × 10²³ /mol）
| 変換 | 式 |
|---|---|
| 粒子の数 → mol | n ＝ 個数 ÷ 6.0 × 10²³ |
| 質量 → mol | n ＝ 質量（g）÷ モル質量（g/mol）（モル質量 ＝ 原子量・分子量・式量に g/mol をつけたもの） |
| 気体の体積 → mol | n ＝ 体積（L）÷ 22.4（標準状態：0 ℃、1.013 × 10⁵ Pa。気体の種類によらない） |
三角形で覚える：中心に mol。上に「× 6.0 × 10²³ → 個」、左下に「× モル質量 → g」、右下に「× 22.4 → L」。逆向きは割り算。
水 36 g：36 ÷ 18 ＝ 2.0 mol → 分子 1.2 × 10²⁴ 個、水素原子は 2 倍の 4.0 mol 標準状態の酸素 11.2 L：11.2 ÷ 22.4 ＝ 0.50 mol → 質量 0.50 × 32 ＝ 16 g 二酸化炭素 8.8 g：8.8 ÷ 44 ＝ 0.20 mol → 標準状態で 4.48 L
3. 気体の密度と分子量
ここまでできれば十分
標準状態の気体 1 mol は 22.4 L で、その質量が分子量 g。 密度（g/L）＝ 分子量 ÷ 22.4 → 分子量 ＝ 密度 × 22.4
密度 1.25 g/L の気体：分子量 ＝ 1.25 × 22.4 ＝ 28（N₂ や CO） 空気の平均分子量 ≒ 29（N₂ 28 が 80%、O₂ 32 が 20%）。これより小さい気体（H₂・He・NH₃・CH₄）は空気より軽い
4. 解く手順 ── 必ず mol を経由する
- 与えられた量（g・L・個）を mol に直す
- 必要なら化学式の係数・組成で mol を換算（H₂O 1 mol → H 原子 2 mol）
- 求めたい量（g・L・個）に mol から直す
標準状態で 5.6 L のメタン CH₄ に含まれる水素原子の数 ① 5.6 ÷ 22.4 ＝ 0.25 mol（CH₄）→ ② H 原子は 4 倍 ＝ 1.0 mol → ③ 6.0 × 10²³ 個
5. よくある間違い
- 分子量と物質量を混同する（分子量は単位なしの数、物質量は mol）
- 22.4 L/mol を標準状態以外や液体・固体に使う
- 「原子の数」と「分子の数」を区別しない（H₂O 1 分子に原子 3 個）
- モル質量の単位 g/mol を kg にする
- 質量パーセント（cb-05）と存在比を混同する
- 計算の途中で mol を経由せず、g から L へ直接いこうとする
6. 自己チェック
- H₂O ＝ 18、CO₂ ＝ 44、NaCl ＝ 58.5、H₂SO₄ ＝ 98 を暗算できるか
- mol ＝ g ÷ モル質量 ＝ L ÷ 22.4 ＝ 個 ÷ 6.0 × 10²³ を書けるか
- 密度 × 22.4 ＝ 分子量 を言えるか
- 分子 1 mol 中の原子の mol を係数で出せるか
- 「必ず mol を経由」を守れるか
7. 小テストへ
→ 小テスト（cb-04）
関連する単元
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「化学基礎」(2) ア 物質量と化学反応式
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/daigaku/science/cb-04/ ／ 更新 2026-09-12