酸と塩基の問題
水酸化ナトリウム と炭酸ナトリウム を含む水溶液がある。この水溶液全量にフェノールフタレインを加え、 の塩酸で滴定したところ、 加えたところで赤色が消えた。続けてメチルオレンジを加えて滴定を続けたところ、さらに 加えたところで黄色が赤色に変わった。
フェノールフタレインの変色までには
の反応がすべて終わり、その後メチルオレンジの変色までに
の反応がすべて終わるものとする。
はじめの水溶液に含まれていた水酸化ナトリウムの物質量は何 か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 炭酸ナトリウムの二段階中和（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（12 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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
技能「炭酸ナトリウムの二段階中和」を使います。フェノールフタレインまでとメチルオレンジまでで、どの反応が起きているかを分けて考えましょう。
ヒント 2
メチルオレンジまでの は だけと反応します。 は第 1 段階でも第 2 段階でも同じ量の塩酸と反応します。
ヒント 3
は で、第 1 段階のうち は に使われています。残りの体積が の分です。
答えと解説
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解説を読む
炭酸ナトリウムは塩酸と 2 段階で反応します。第 1 段階（）の終わりは水溶液が弱い塩基性なのでフェノールフタレインで、第 2 段階（）の終わりは弱い酸性なのでメチルオレンジで知ることができます。
手順 1: 第 2 段階の滴下量から の物質量を求める
メチルオレンジの変色までに加えた は、 の反応だけに使われます。 ははじめの と同じ物質量だけできているので、
手順 2: 第 1 段階で に使われた塩酸の体積を求める
でも、 と は で反応します。したがって第 1 段階でも のために第 2 段階と同じ の塩酸が使われています。
手順 3: 残りから の物質量を求める
フェノールフタレインの変色までの のうち、 に使われたのは
と は で反応するので
よって、水酸化ナトリウムの物質量は です。
別解
NaHCO3 の中和（第 2 段階）に要した HCl は mL で、物質量は mol。これは第 1 段階の Na2CO3 → NaHCO3 で生じた NaHCO3 の量なので、Na2CO3 は mol。第 1 段階の HCl mL は mol で、NaOH と Na2CO3 の合計分に当たる。NaOH は mol。検算：NaOH mL 分と Na2CO3 mL 分の合計が mL で第 1 段階と一致し、Na2CO3 は第 2 段階でも mL 分で一致する。有効数字 2 桁で 。