物質量と化学反応式の問題
炭酸カルシウム に、濃度 の塩酸 を加えたところ、炭酸カルシウムはすべて反応して二酸化炭素が発生した。発生した二酸化炭素を加熱して完全に追い出したのち、残った溶液を濃度 の水酸化ナトリウム水溶液でちょうど中和した。中和に必要な水酸化ナトリウム水溶液の体積は何 mL か。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、原子量は 、、 とし、加熱の間に塩化水素は失われないものとする。また、生じた塩化カルシウムは中和反応に関わらないものとする。
この問題で使うもの
- 原子量・分子量・式量(説明と入口の問題)
- 物質量と質量・粒子の数(説明と入口の問題)
- モル濃度(説明と入口の問題)
- 溶液を使った反応の量的関係(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(9 技能)
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ヒント
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ヒント 1
まず炭酸カルシウムと塩酸の反応式を書き、塩酸がどれだけ余るかを求めましょう。余った塩酸を水酸化ナトリウムで中和します。
ヒント 2
1 mol は 2 mol と反応します。 と は 1 : 1 で中和します。
ヒント 3
は 0.030 mol、加えた は 0.10 mol です。反応で使われる は 0.060 mol なので、余った分を中和するのに必要な NaOH 水溶液の体積を求めましょう。
答えと解説
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解説を読む
炭酸カルシウムと塩酸の反応は
である。
のモル質量は なので
加えた は
反応式の係数より、 がすべて反応するのに使われる は
で、 より少ないので塩酸が余る。残った は
二酸化炭素は追い出したので、残った酸は だけである。中和反応
より、 と は物質量の比 で反応するので、必要な は 。求める体積を とすると
よって 。
別解
。 は mol。
反応式 より、消費される は mol。
加えた は mol なので、残る は mol。
より も mol 必要。体積は L mL。
検算: 二酸化炭素は溶液から追い出されているので、残った酸は のみ。 mL で一致。