無機物質の問題

塩化水素 $\mathrm{HCl}$ を $0.010\mathrm{mol}$、硫酸銅(II) $\mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4$ を $0.010\mathrm{mol}$ 含む水溶液がある。この水溶液に $1.0mol/L$ の水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えていくと、加えた $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ はまず ${\mathrm{H}}^{+}$ との中和にすべて使われ、${\mathrm{H}}^{+}$ がなくなってから $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ と反応して水酸化銅(II) $\mathrm{Cu}(\mathrm{OH}{)}_2$ の沈殿が生じる。水酸化ナトリウム水溶液を合計 $20\mathrm{mL}$ 加えたとき、生じている $\mathrm{Cu}(\mathrm{OH}{)}_2$ の沈殿の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{O}=16$、$\mathrm{Cu}=64$ とし、反応はすべて完全に進み、生じた沈殿は水に溶けないものとする。

接触法では、硫黄から次の 3 段階の反応で硫酸をつくる。
$$\mathrm{S}+{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$$
$$2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{O}}_2\to 2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$$
$$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$$
硫黄 $16\mathrm{kg}$ がすべて硫酸になったとすると、質量パーセント濃度 $98\%$ の濃硫酸は何 kg 得られるか。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{O}=16$、$\mathrm{S}=32$ とし、各段階の反応は完全に進むものとする。

炭酸水素ナトリウム $\mathrm{NaHC}{\mathrm{O}}_3$ と塩化ナトリウム $\mathrm{NaCl}$ の混合物 $10.00\mathrm{g}$ を十分に加熱したところ、炭酸水素ナトリウムだけが次の反応式のように完全に分解し、生じた水と二酸化炭素はすべて逃げた。
$$2\mathrm{NaHC}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$$
加熱後の固体の質量は $8.76\mathrm{g}$ であった。もとの混合物に含まれていた炭酸水素ナトリウムの質量は何 g か。有効数字 3 桁で求めよ。ただし、原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{C}=12$、$\mathrm{O}=16$、$\mathrm{Na}=23$ とし、塩化ナトリウムは加熱しても変化しないものとする。

酸化鉄(III) $\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3$ を質量パーセントで $80\%$ 含む鉄鉱石が $1.0\times 10^3\mathrm{kg}$ ある。この鉄鉱石中の $\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3$ を、次の反応式のように一酸化炭素ですべて還元した。
$$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3+3\mathrm{CO}\to 2\mathrm{Fe}+3\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$$
得られる鉄の質量は何 kg か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は $\mathrm{O}=16$、$\mathrm{Fe}=56$ とし、鉄鉱石中の $\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3$ 以外の成分には鉄は含まれないものとする。

塩化マグネシウム ${\text{MgCl}}_2$ と塩化アルミニウム ${\text{AlCl}}_3$ をそれぞれ $0.100\text{mol/L}$ ずつ含む水溶液 $100\text{mL}$ に、$1.00\text{mol/L}$ の水酸化ナトリウム $\text{NaOH}$ 水溶液 $56.0\text{mL}$ を加えてよくかき混ぜた。このとき生じている沈殿の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{O}=16$、$\text{Mg}=24$、$\text{Al}=27$ とする。水酸化物イオンは、まずマグネシウムイオンとアルミニウムイオンをすべて水酸化マグネシウム ${\text{Mg(OH)}}_2$ と水酸化アルミニウム ${\text{Al(OH)}}_3$ として沈殿させるのに使われ、残った水酸化物イオンは次の反応で水酸化アルミニウムを溶かすのに使われるものとする。
$${\text{Al(OH)}}_3+{\text{OH}}^{-}⟶[{\text{Al(OH)}}_4{]}^{-}$$
また、水酸化マグネシウムは過剰の水酸化ナトリウム水溶液に溶けず、沈殿の水への溶解は無視する。