無機物質の問題

鉄 $\text{Fe}$ と硫化鉄(II) $\text{FeS}$ だけからなる混合物に十分な量の希塩酸を加えたところ、混合物はすべて反応し、気体が発生した。発生した気体の体積は、$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ で $672\text{mL}$ であった。この気体をすべて十分な量の硫酸銅(II) ${\text{CuSO}}_4$ 水溶液に通じたところ、硫化銅(II) $\text{CuS}$ の黒色沈殿が $1.92\text{g}$ 生じた。

はじめの混合物の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{S}=32$、$\text{Fe}=56$、$\text{Cu}=64$ とし、$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ における気体のモル体積は $22.4\text{L/mol}$ とする。発生した気体は理想気体とみなし、希塩酸には溶けないものとする。また、気体中の硫化水素はすべて硫化銅(II) として沈殿し、水素は硫酸銅(II) 水溶液と反応しないものとする。

炭酸水素ナトリウム ${\text{NaHCO}}_3$ と炭酸ナトリウム ${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3$ だけからなる混合物 $4.86\text{g}$ を試験管に入れ、質量が変化しなくなるまで十分に加熱したところ、固体の質量は $0.620\text{g}$ 減少した。加熱後に残った固体をすべて水に溶かし、十分な量の塩酸を加えたとき、発生する二酸化炭素 ${\text{CO}}_2$ の体積は $0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ で何 mL か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{C}=12$、$\text{O}=16$、$\text{Na}=23$ とし、$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ における気体のモル体積は $22.4\text{L/mol}$ とする。加熱により炭酸水素ナトリウムはすべて分解し、生じた水と二酸化炭素はすべて試験管から出ていき、炭酸ナトリウムは加熱によって分解しないものとする。また、塩酸を加えたときに生じる二酸化炭素はすべて気体として発生し、水に溶けないものとする。

マグネシウムとアルミニウムだけからなる粉末の混合物 $1.50\text{g}$ に過剰の希塩酸を加えたところ、混合物はすべて溶けて水素が発生した。発生した水素の体積は、標準状態（$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$）に換算して $1.68\text{L}$ であった。この混合物に含まれるアルミニウムの質量パーセントは何 $\%$ か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、水素は理想気体とみなし、標準状態での気体のモル体積を $22.4\text{L/mol}$、原子量を $\text{Mg}=24$, $\text{Al}=27$ とする。また、発生した水素はすべて捕集されたものとする。

塩化銅(II) ${\text{CuCl}}_2$ と塩化アルミニウム ${\text{AlCl}}_3$ だけからなる混合物 $2.68\text{g}$ を水に溶かし、水溶液 $\text{X}$ をつくった。

水溶液 $\text{X}$ の半分をとり、硝酸銀 ${\text{AgNO}}_3$ 水溶液を十分に加えたところ、塩化銀 $\text{AgCl}$ の沈殿が $3.5875\text{g}$ 生じた。

水溶液 $\text{X}$ の残りの半分に過剰のアンモニア水を加えたとき、生じる沈殿の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{O}=16$、$\text{Al}=27$、$\text{Cl}=35.5$、$\text{Cu}=63.5$、$\text{Ag}=108$ とする。塩化物イオンはすべて塩化銀として沈殿し、過剰のアンモニア水を加えたとき、アルミニウムイオンはすべて水酸化アルミニウム ${\text{Al(OH)}}_3$ として沈殿し、銅(II)イオンはすべてテトラアンミン銅(II)イオン $[{\text{Cu(NH}}_3{)}_4{]}^{2+}$ となって溶けるものとする。沈殿の溶解は無視する。

アルミニウムは工業的には、酸化アルミニウム ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$ を融解した氷晶石に溶かし、炭素電極を用いて溶融塩電解することでつくられる。このとき陰極と陽極では次の反応が起こる。

陰極: ${\text{Al}}^{3+}+3{\text{e}}^{-}⟶\text{Al}$

陽極: $\text{C}+{\text{O}}^{2-}⟶\text{CO}+2{\text{e}}^{-}$ および $\text{C}+2{\text{O}}^{2-}⟶{\text{CO}}_2+4{\text{e}}^{-}$

ある電解槽でアルミニウム $2.7\text{kg}$ を得たとき、陽極で発生した気体は一酸化炭素と二酸化炭素だけで、その物質量の比は $\text{CO}:{\text{CO}}_2=1:2$ であった。このとき陽極で消費された炭素の質量は何 $\text{kg}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、流れた電子はすべて上の電極反応に使われ、陽極の炭素は上の反応以外では消費されないものとする。原子量は $\text{C}=12$, $\text{Al}=27$ とする。