化学変化とイオンの問題
うすい塩酸 A とうすい水酸化ナトリウム水溶液 B を用いて、次の実験 1、2 を行った。
実験 1 A に BTB 溶液を数滴加え、B を少しずつ加えたところ、B を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化ナトリウムが 残った。
実験 2 B だけを とり、加熱して水をすべて蒸発させると、水酸化ナトリウムの固体が 残った。
A に B を 加えてよく混ぜたあと、この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させた。このとき蒸発皿に残る固体の質量は合計何 g ですか。
ただし、反応は完全に進むものとし、蒸発させるときに残った水酸化ナトリウムは空気中の物質と反応しないものとする。
この問題で使うもの
- 中和で生じる塩の質量(説明と入口の問題)
- ちょうど中和する体積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 技能)
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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
まず、A とちょうど中和する B の体積を求め、B が余るかどうかを調べよう。
ヒント 2
残る固体は、中和でできた塩化ナトリウムと、反応せずに残った B にとけていた水酸化ナトリウムの 2 種類である。それぞれの質量は体積に比例する。
ヒント 3
A と B は の体積比で中和するので、A とは B が中和し、B が余る。塩化ナトリウムは できる。
答えと解説
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解説を読む
塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和では、次の反応が起こる。
水を蒸発させると、塩である塩化ナトリウムが固体として残る。
ちょうど中和する体積の比
実験 1 より、A と B がちょうど中和するので、A と B は体積比 で過不足なく反応する。
A とちょうど中和する B の体積を とすると、
よって、B のうち が中和し、 が反応せずに残る。
生じる塩化ナトリウムの質量
生じる塩化ナトリウムの質量は、中和した A(または B)の体積に比例する。A が中和すると できるので、A が中和すると
残った水酸化ナトリウムの質量
反応しなかった B にとけていた水酸化ナトリウムは、水を蒸発させると固体として残る。実験 2 より、B から 残るので、B からは
合計
したがって、残る固体の質量は である。
別解
実験1より、A と B がちょうど中和し、塩化ナトリウムが できる。
A は B とちょうど中和する。このときできる塩化ナトリウムは である。
B は 加えたので、余った B は である。
実験2より、B には水酸化ナトリウムが ふくまれる。したがって B にふくまれる水酸化ナトリウムは である。
蒸発皿に残る固体は、塩化ナトリウムと余った水酸化ナトリウムの合計なので、 となる。
検算:実験1で B にふくまれる水酸化ナトリウムは である。NaOH と NaCl の質量比は で、 と一致する。実験1と実験2のデータは矛盾しない。