酸と塩基の問題
ある濃度の水酸化ナトリウム水溶液を空気中に放置したところ、空気中の二酸化炭素を吸収し、水酸化ナトリウムの一部が炭酸ナトリウムに変化した。この水溶液 をとり、フェノールフタレインを指示薬として の塩酸で滴定したところ、 加えたところで溶液の赤色が消えた。続いてメチルオレンジを加えて同じ塩酸で滴定を続けたところ、さらに 加えたところで溶液の色が黄色から赤色に変わった。
二酸化炭素を吸収する前の水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は何 か。有効数字 桁で答えよ。ただし、二酸化炭素の吸収や放置による水溶液の体積の変化は無視でき、水溶液中には水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウム以外の溶質は含まれていないものとする。
この問題で使うもの
- 炭酸ナトリウムの二段階中和（説明と入口の問題）
- 中和の量的関係（説明と入口の問題）
- モル濃度（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（12 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
が を吸収すると になる。フェノールフタレインの変色までに の中和と、 から への変化が、メチルオレンジの変色までに から が発生する変化が起こることを整理しよう。
ヒント 2
第 2 段階で加えた塩酸の物質量が の物質量に等しい。また、 は からできている。
ヒント 3
は 、残っていた は である。吸収前の の物質量を求め、 で割ろう。
答えと解説
答えを見る
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
二酸化炭素の吸収で起こった反応は
である。
滴定で起こる反応
フェノールフタレインの変色点（第 1 中和点、弱塩基性）までに、次の 2 つの反応が起こる。
メチルオレンジの変色点（第 2 中和点、弱酸性）までに、さらに次の反応が起こる。
各成分の物質量
中の を 、 を とする。第 2 段階で反応した は （）と で反応するので
第 1 段階では と がそれぞれ と で反応するので
吸収前の水酸化ナトリウムの物質量
は からできたので、吸収前の は
（これは、第 2 中和点までに加えた の合計 と一致する。最終的にすべての が になるので、 の物質量と加えた の総物質量が等しくなるためである。）
モル濃度
体積変化は無視できるので、吸収前の水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は
有効数字 桁で である。
別解
第 1 段階（フェノールフタレイン）の中和: 、。
第 2 段階（メチルオレンジ）の中和: 。
第 2 段階で使った塩酸は 。これは の物質量に等しく、第 1 段階で から生じた量なので、 は 。
第 1 段階で使った塩酸は 。うち に 使われたので、残った NaOH は 。
炭酸ナトリウムは で生じたので、 の のために NaOH が 消費されている。
もとの NaOH は 。体積 より、
。
検算: 全体の Na は 。滴定終点で NaCl となるには塩酸 = 必要で、 と一致する。
有効数字 2 桁で 。