分析化学の問題
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)
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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
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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解説を読む
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。