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 $20.0\text{mL}$ をとり、フェノールフタレインを指示薬として $0.100\text{mol/L}$ の塩酸で滴定したところ、$18.0\text{mL}$ 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 $4.0\text{mL}$ 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 $\text{mol/L}$ か。有効数字 $2$ 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。

塩酸と硫酸の混合水溶液 A がある。A について、次の実験 1・2 を行った。

実験 1: A を $10.0\text{mL}$ とり、フェノールフタレインを指示薬として濃度 $0.100\text{mol/L}$ の水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、中和点までに $16.0\text{mL}$ を要した。

実験 2: A を別に $10.0\text{mL}$ とり、塩化バリウム水溶液を十分に加えたところ、白色の沈殿として硫酸バリウム ${\text{BaSO}}_4$ が生じた。この沈殿をろ過・乾燥して質量をはかると $0.0699\text{g}$ であった。

A に含まれる塩化水素 $\text{HCl}$ のモル濃度は何 $\text{mol/L}$ か。有効数字 $2$ 桁で答えよ。ただし、原子量は $\text{O}=16$、$\text{S}=32$、$\text{Ba}=137$ とし、実験 2 で $\text{A}$ 中の硫酸イオンはすべて硫酸バリウムとして沈殿し、硫酸バリウムの水への溶解は無視できるものとする。

濃度が正確にわからない水酸化ナトリウム水溶液を用いて、次の操作 1・2 を行った。

操作 1: シュウ酸二水和物 $(\text{COOH}{)}_2\cdot 2{\text{H}}_2\text{O}$ の結晶 $0.630\text{g}$ を純水に溶かし、メスフラスコを用いて全体を正確に $100\text{mL}$ にした。このシュウ酸水溶液 $10.0\text{mL}$ をホールピペットでとり、フェノールフタレインを指示薬として水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、中和点までに $9.80\text{mL}$ を要した。

操作 2: 濃度未知の希硫酸 $10.0\text{mL}$ をホールピペットでとり、同じ水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、中和点までに $11.76\text{mL}$ を要した。

この希硫酸のモル濃度は何 $\text{mol/L}$ か。有効数字 $2$ 桁で答えよ。ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{C}=12$、$\text{O}=16$ とする。

市販の食酢をホールピペットで $10.0\text{mL}$ とり、メスフラスコに入れて純水を加え、全体を正確に $100\text{mL}$ にした。このうすめた水溶液 $10.0\text{mL}$ をコニカルビーカーにとり、フェノールフタレインを指示薬として濃度 $0.100\text{mol/L}$ の水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、中和点までに $7.20\text{mL}$ を要した。

もとの食酢中の酢酸 ${\text{CH}}_3\text{COOH}$ のモル濃度は何 $\text{mol/L}$ か。有効数字 $2$ 桁で答えよ。ただし、食酢中で水酸化ナトリウムと反応する酸は酢酸だけであるものとする。

炭酸カルシウム ${\text{CaCO}}_3$ と、酸とも塩基とも反応しない不純物だけからなる石灰石の粉末がある。この粉末 $0.500\text{g}$ をビーカーにとり、濃度 $0.500\text{mol/L}$ の塩酸 $25.0\text{mL}$ を加えたところ、気体を発生しながら炭酸カルシウムはすべて溶けた。この溶液をおだやかに加熱して、溶けている二酸化炭素を完全に追い出したのち冷却し、フェノールフタレインを指示薬として濃度 $0.200\text{mol/L}$ の水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、中和点までに $17.5\text{mL}$ を要した。

この石灰石に含まれる炭酸カルシウムの質量パーセントは何 % か。有効数字 $2$ 桁で答えよ。ただし、原子量は $\text{C}=12$、$\text{O}=16$、$\text{Ca}=40$ とし、加熱によって塩化水素は失われないものとする。