中和滴定で、濃度のわからない酢酸水溶液をコニカルビーカーに だけ正確にはかりとりたい。このときに使うガラス器具は、中央部にふくらみがあり、その上の細い部分に標線が 1 本だけ刻まれていて、標線まで液体を吸い上げたあと流し出すことで、決まった体積の液体を正確にはかりとることができる。この器具は、内部が純水でぬれていると、はかりとる水溶液がうすまってしまうため、使う前にはかりとる水溶液で内部を数回すすいでから用いる。
この器具を何というか。
中和滴定の器具と共洗い
ホールピペット・ビュレット・メスフラスコ・コニカルビーカーの用途と、共洗いが必要な器具・純水でぬれたまま使ってよい器具を判定できる
前提
- 実験器具の使い方と安全 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 酸・アルカリと中和・指示薬 （中学理科 化学分野の用語と知識）
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- 実験器具の使い方と安全 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 原子・分子と化学式 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- イオンと電離・電解質 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 酸・アルカリと中和・指示薬 （中学理科 化学分野の用語と知識）
説明
中和滴定では、濃度のわかっている溶液を使って、濃度のわからない酸や塩基の濃度を求めます。そのために、決まった体積を正確にはかり取るホールピペット、滴下した体積を読み取るビュレット、決まった体積の溶液をつくるメスフラスコ、反応させる容器のコニカルビーカーを使い分けます。この技能では、それぞれの器具の用途と、使う前に「共洗い」が必要か、純水でぬれたまま使ってよいかを判定できるようになります。
なぜそうしてよいのか
滴定で求めたいのは「容器の中にある酸や塩基の物質量」です。中和で反応する量は、溶質の物質量（濃度 × 体積）だけで決まり、水がどれだけあっても変わりません。ですから、注目すべき点は「器具の中に残った水が、はかり取る溶液の濃度を変えてしまうかどうか」です。
ホールピペットとビュレットは、中の溶液の体積を目盛りで読んで、その体積に濃度をかけて物質量を求める器具です。内側が純水でぬれていると、入れた溶液が薄まり、同じ体積の中の溶質の物質量が少なくなってしまいます。そこで、これから入れる溶液そのもので内側を数回すすぐ「共洗い」をしてから使います。共洗いすれば、内側に残った液は入れる溶液と同じ濃度なので、薄まりません。
一方、コニカルビーカーは、ホールピペットではかり取った溶液を受けて反応させる容器です。中に入った溶質の物質量はホールピペットで決まっており、あとから水があっても物質量は変わらないので、純水でぬれたまま使ってかまいません。逆に共洗いすると、内側に残った溶液の分だけ溶質が余分に入ってしまうので、共洗いしてはいけません。メスフラスコも、溶質を入れたあとで標線まで純水を加える器具なので、はじめから純水でぬれていても問題ありません。なお、これらの体積をはかる器具は、加熱すると変形して体積が狂うおそれがあるので、加熱乾燥はしません。
手順
器具の用途を確認する。ホールピペット：決まった体積の溶液を正確にはかり取る。ビュレット：滴下した溶液の体積を読み取る。メスフラスコ：決まった体積の溶液（標準溶液や希釈した溶液）をつくる。コニカルビーカー：はかり取った溶液を入れて、滴下された溶液と反応させる。
その器具が「中の溶液の体積を読んで、その体積に含まれる溶質の量を使う」器具かどうかを考える。ホールピペットとビュレットがこれにあたる。
そうである器具は、内側が水でぬれていると溶液が薄まるので、これから入れる溶液で共洗いしてから使う、と判定する。
そうでない器具（あとで純水を加えてもよい、または中の溶質の量がほかの器具で決まる器具）は、純水でぬれたまま使ってよい、と判定する。コニカルビーカーとメスフラスコがこれにあたる。コニカルビーカーは共洗いしてはいけない。
体積をはかる器具（ホールピペット・ビュレット・メスフラスコ）は、加熱すると体積が狂うので加熱乾燥しない、という点もあわせて確認する。
例題
濃度のわからない酢酸水溶液をホールピペットで はかり取ってコニカルビーカーに入れ、ビュレットから濃度のわかっている水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和滴定を行う。器具の扱いについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア ホールピペットは、内側が純水でぬれたまま使ってよい。
イ ビュレットは、水酸化ナトリウム水溶液で共洗いしてから使う。
ウ コニカルビーカーは、酢酸水溶液で共洗いしてから使う。
エ メスフラスコは、加熱して乾燥させてから使う。
例題の解答
手順 1 で用途を確かめ、手順 2〜5 で各器具を判定する。
ア：ホールピペットは、はかり取った体積に含まれる酢酸の量を使う器具（手順 2）。純水でぬれていると酢酸水溶液が薄まり、はかり取る酢酸の物質量が少なくなるので、酢酸水溶液で共洗いしてから使う（手順 3）。よって誤り。
イ：ビュレットは、滴下した体積に含まれる水酸化ナトリウムの量を使う器具（手順 2）。純水でぬれていると水酸化ナトリウム水溶液が薄まり、滴下量が多めに読まれてしまうので、水酸化ナトリウム水溶液で共洗いしてから使う（手順 3）。よって正しい。
ウ：コニカルビーカーに入る酢酸の物質量はホールピペットで決まっていて、水があっても変わらない（手順 4）。共洗いすると内側に残った酢酸の分だけ酢酸が多くなるので、共洗いしてはいけない。よって誤り。
エ：メスフラスコは体積をはかる器具で、加熱すると体積が狂うので加熱乾燥しない。純水でぬれたまま使ってよい（手順 4・5）。よって誤り。
以上より、正しいものはイ。
答え: イ
よくある誤り
コニカルビーカーも滴定に使う器具だから共洗いが必要だとしてしまう誤り。正しくは、コニカルビーカーに入る溶質の量はホールピペットで決まるので純水でぬれたままでよく、共洗いすると内側に残った溶液の分だけ溶質が増えて、滴下量が多くなってしまう。
ホールピペットやビュレットを純水で洗っただけで、ぬれたまま使ってしまう誤り。正しくは、溶液が薄まって濃度が変わるので、たとえば濃度 の溶液が薄まって より小さくなり、同じ体積でも溶質の物質量（濃度 × 体積）が小さくなる。これから入れる溶液で共洗いしてから使う。
メスフラスコを、つくる溶液で共洗いしてしまう誤り。正しくは、メスフラスコは溶質を入れたあと標線まで純水を加える器具なので、純水でぬれたまま使ってよく、共洗いすると内側に残った溶質の分だけ濃度が大きくなる。
体積をはかるガラス器具を、早く乾かすために加熱乾燥してしまう誤り。正しくは、ホールピペット・ビュレット・メスフラスコは加熱すると変形して体積が狂うおそれがあるので、加熱乾燥しない。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カから 1 つ選べ。
濃度が未知の酢酸水溶液を水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定する。まず、酢酸水溶液 を [a] を用いて正確にはかり取り、コニカルビーカーに移す。洗浄後の [a] の内部が純水でぬれているときは、[b]。なお、コニカルビーカーは純水でぬれたまま用いてよい。
a b ア メスフラスコ そのまま用いる イ ホールピペット 加熱して乾燥させてから用いる ウ ホールピペット 内部を酢酸水溶液で数回すすいでから用いる エ メスフラスコ 内部を酢酸水溶液で数回すすいでから用いる オ ホールピペット そのまま用いる カ メスフラスコ 加熱して乾燥させてから用いる シュウ酸二水和物を正確にはかりとって水に溶かし、一定濃度のシュウ酸水溶液（標準溶液）を調製した。次に、このシュウ酸水溶液を一定体積はかりとり、濃度が未知の水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定した。この実験で用いるガラス器具の扱い方に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア ビュレットは、内壁が純水でぬれていても、そのまま水酸化ナトリウム水溶液を入れて用いてよい。
- イ ホールピペットは、使う前に加熱乾燥器に入れて十分に加熱し、内部を乾かしてから用いる。
- ウ コニカルビーカーは、はかりとったシュウ酸水溶液を入れる前に、シュウ酸水溶液で共洗いしてから用いる。
- エ シュウ酸水溶液を調製するとき、メスフラスコは、内壁が純水でぬれていても、そのまま用いてよい。
- オ ビュレットの目盛りを読むときは、液面のへりの最も高い部分に目の高さを合わせ、真横から読む。
濃度未知の酢酸水溶液を、濃度既知の水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定する。実験に使うガラス器具は、いずれも直前に純水で洗ったため、内壁が純水でぬれている。
これらの器具のうち、酢酸水溶液をはかりとるホールピペットと、水酸化ナトリウム水溶液を入れるビュレットは、使う直前に、これから中に入れる溶液を少量入れて内壁全体をすすぎ、その液を捨てる操作を数回くり返してから使う。
このように、器具の内部を、これから中に入れる溶液そのものでくり返しすすいでから使う操作を何というか。