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分析化学の問題

難易度 3期末試験の応用レベル大学化学 分析化学

塩化ナトリウム と塩化カリウム だけからなる混合物の試料 を水に溶かす。過剰の硝酸銀水溶液を加えて塩化物イオンをすべて塩化銀 として沈殿させ、ろ過・洗浄・乾燥した。得られた純粋な の質量は であった。この試料中のカリウムの含有量を、肥料分析の慣例にならって酸化カリウム に換算した質量パーセント(試料の質量に対する 換算質量の百分率)として求め、有効数字 3 桁で答えよ。ただし、原子量は , , , , とする。答えは % を単位とする数値で答えよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(13 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 原子・分子と化学式
  2. 原子量・分子量・式量
  3. 物質量と質量・粒子の数
  4. イオンと電離・電解質
  5. 化学式に含まれる原子・イオンの数
  6. 重量分析の換算係数
  7. 気体の体積と物質量
  8. 化学反応式の係数
  9. 化学反応式と量的関係
  10. 過不足のある反応
  11. 気体の反応と体積の変化
  12. 混合物の組成の決定
  13. 混合物の重量分析

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

試料中の KCl の質量を未知数とし、生じた AgCl の質量についての式を立てる(間接重量分析)。

ヒント 2

NaCl・KCl はいずれも 1 mol から AgCl を 1 mol 与えるので、換算係数は と である。KCl から K₂O への換算係数は である。

ヒント 3

KCl の質量を とすると であり、これを解くと となる。

答えと解説

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モル質量



AgCl への換算係数
1 mol からも 1 mol からも、 により が 1 mol 生じる。したがって、各塩 1 g から生じる の質量(換算係数)は

である。

連立方程式
の質量を [g] とすると、 の質量は [g] である。沈殿の質量について


K₂O への換算
1 mol は 2 mol、すなわち 2 mol に相当する。 から への換算係数は

である。よって 換算質量は

となる。

質量パーセント

となり、有効数字 3 桁で である。

別解

モル質量は NaCl = 22.99+35.45 = 58.44、KCl = 39.10+35.45 = 74.55、AgCl = 107.87+35.45 = 143.32、K₂O = 2×39.10+16.00 = 94.20 g/mol。

Cl⁻ の物質量は n(Cl) = 1.1000/143.32 = 7.6751×10⁻³ mol。

NaCl を x mol、KCl を y mol とおく。
(1) x + y = 7.6751×10⁻³
(2) 58.44x + 74.55y = 0.5000

(1) に 58.44 をかけると 58.44x + 58.44y = 0.44853 g。(2) から引くと 16.11y = 0.05147 より y = 3.1946×10⁻³ mol。

K の物質量は y なので、K₂O は y/2 = 1.5973×10⁻³ mol。その質量は 1.5973×10⁻³ × 94.20 = 0.15047 g。

質量パーセントは 0.15047/0.5000 × 100 = 30.09 % ≒ 30.1 %。

検算:x = 7.6751×10⁻³ − 3.1946×10⁻³ = 4.4805×10⁻³ mol で、NaCl は 0.26183 g、KCl は 0.23817 g。合計は 0.5000 g となり一致する。

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