ある濃さのうすい塩酸 に BTB 溶液を数滴加え、ある濃さの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えていったところ、水酸化ナトリウム水溶液を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和しました。
同じ濃さのうすい塩酸 をちょうど中和するには、同じ濃さの水酸化ナトリウム水溶液が何 必要ですか。
酸とアルカリがちょうど中和する体積の比が一定であることを使い、体積や濃さを変えたときにちょうど中和する体積、どちらが余るか、余った水溶液と中和に必要な追加の体積を求められる
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右端(太枠)がこの技能です。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。
同じ塩酸と同じ水酸化ナトリウム水溶液を使うかぎり、ちょうど中和するときの体積の比はいつも同じになります。この技能を使うと、一度の実験結果から「別の体積の酸をちょうど中和するには、アルカリが何 cm³ 必要か」を比例で求められます。さらに、混ぜた量から酸とアルカリのどちらが余るか、余った分を中和するのにあと何 cm³ 加えればよいか、濃さを変えたときに必要な体積がどう変わるかも求められます。
中和は、酸の水素イオン とアルカリの水酸化物イオン が 個ずつ結びついて水 になる反応です。ちょうど中和したというのは、混ぜた水溶液の中の の数と の数がちょうど等しかったということです。
濃さが同じ水溶液なら、ふくまれるイオンの数は体積に比例します。たとえば塩酸 の と水酸化ナトリウム水溶液 の が同じ数なら、塩酸を 倍の にすると も 倍になるので、水酸化ナトリウム水溶液も 倍の 必要です。つまり「酸の体積 : アルカリの体積」の比はいつも で一定になります。
濃さを変えるときは、同じ体積にふくまれるイオンの数が濃さに比例すると考えます。水酸化ナトリウム水溶液の濃さを 倍にすると、同じ数の を用意するのに体積は半分ですみます。また、ちょうど中和する量より多く入れた側のイオンは相手がいないので残り、その水溶液の性質(酸性またはアルカリ性)を示します。
実験結果から、ちょうど中和する「酸の体積 : アルカリの体積」の比を書く(例: )
濃さを変えた水溶液があれば、濃さが 倍なら必要な体積は 倍になるとして、比を直す
求めたい体積を とおいて比例式を立てる(例: )
比例式を解いて、ちょうど中和する体積を求める( より )
実際に混ぜた体積とくらべ、ちょうど中和する量より多い側が余ると判断する。余った分を中和するのに必要な相手の体積を、同じ比で求める
ある塩酸 に、ある水酸化ナトリウム水溶液を加えていくと、 加えたところでちょうど中和した。同じ塩酸 をちょうど中和するには、同じ水酸化ナトリウム水溶液が何 必要ですか。
手順 1: ちょうど中和する体積の比は、塩酸 : 水酸化ナトリウム水溶液 です。
手順 2: 塩酸も水酸化ナトリウム水溶液も同じものを使うので、濃さの変更はなく、比は のままです。
手順 3: 必要な水酸化ナトリウム水溶液を とすると、 です。
手順 4: より です。(塩酸が 倍になったので、水酸化ナトリウム水溶液も の 倍で と考えても同じです。)
よって 必要です。
答え:
体積の比を逆にしてしまう誤り。塩酸 と水酸化ナトリウム水溶液 がちょうど中和するとき、塩酸 に対して としてしまう。正しくは 。どちらの体積が分子に来るかを、比の対応で確かめる。
濃さを 倍にしたとき、必要な体積も 倍にしてしまう誤り。濃さが 倍の水溶液は同じ体積にイオンが 倍ふくまれるので、必要な体積は 倍。たとえば 必要だったなら、濃さ 倍では 。
余った水溶液を中和するのに、余った体積をそのまま答えてしまう誤り。塩酸 と水酸化ナトリウム水溶液 がちょうど中和する組で、塩酸 に水酸化ナトリウム水溶液 を加えると塩酸が 分余る。あと必要なのは ではなく、比を使って 。
混ぜた体積の合計や差で考えてしまう誤り。ちょうど中和するのは体積が等しいときではなく、体積の比が実験で決まった比(例: )になるとき。
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。
うすい塩酸 A に、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B を 加えると、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、白い固体(塩化ナトリウム)が 残った。
次に、A に B を加えてよくかき混ぜた。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させたとき、残る固体の質量は何 g ですか。
ただし、A, B はそれぞれ同じ濃度のものを使い、塩酸にとけている塩化水素は、加熱すると水とともにすべて空気中に出ていくものとする。
うすい塩酸 A とうすい水酸化ナトリウム水溶液 B を用いて、次の実験 1、2 を行った。
実験 1 A に BTB 溶液を数滴加え、B を少しずつ加えたところ、B を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化ナトリウムが 残った。
実験 2 B だけを とり、加熱して水をすべて蒸発させると、水酸化ナトリウムの固体が 残った。
A に B を 加えてよく混ぜたあと、この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させた。このとき蒸発皿に残る固体の質量は合計何 g ですか。
ただし、反応は完全に進むものとし、蒸発させるときに残った水酸化ナトリウムは空気中の物質と反応しないものとする。
うすい塩酸 X と、うすい水酸化ナトリウム水溶液 Y がある。X に BTB 溶液を加え、Y を少しずつ加えていくと、Y を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。
次に、新しく用意した X に、Y を加えてよくかき混ぜた。混ぜたあとの水溶液中にあるイオンの総数は、Y を加える前の X 中にあったイオンの総数の何倍ですか。分数で答えなさい。
ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとし、中和によってできた塩化ナトリウムも水溶液中ですべて電離しているものとする。また、水分子は数えないものとする。
うすい塩酸 P に BTB 溶液を数滴加え、うすい水酸化ナトリウム水溶液 Q を少しずつ加えていった。Q を 加えたとき、水溶液の色が緑色になり、ちょうど中和した。
その後も同じ Q を加え続けた。Q を加え始めてから合計で何 cm³ 加えたとき、水溶液中の水酸化物イオンの数が、ナトリウムイオンの数のちょうど になりますか。
ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとし、中和によってできた塩化ナトリウムも水溶液中ですべて電離しているものとする。
うすい塩酸 A に、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B を 加えると、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化ナトリウムが 残った。
次に、A に同じ体積の水を加えて、濃さを にうすめた塩酸 C をつくった。C に B を加えてよくかき混ぜ、加熱して水をすべて蒸発させた。このとき残る固体の質量は何 g ですか。
ただし、塩酸にとけている塩化水素は、加熱すると水とともにすべて空気中に出ていくものとする。
うすい塩酸 A とうすい水酸化ナトリウム水溶液 B を用いて、次の実験を行った。
5 つの蒸発皿にそれぞれ A を ずつとり、B をそれぞれ 、、、、 加えてよくかき混ぜた。その後、それぞれの水溶液を加熱して水を完全に蒸発させ、残った固体の質量をはかったところ、次のようになった。
| 加えた B の体積〔〕 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 残った固体の質量〔〕 |
ただし、A と B は完全に反応するものとし、加熱したとき塩化水素は水とともにすべて空気中へ出ていき、残った固体は塩化ナトリウムと、反応せずに残った水酸化ナトリウムだけであるとする。また、水酸化ナトリウムは加熱によって変化しないものとする。
B を 加えた蒸発皿に残った固体のうち、塩化ナトリウムの質量は何 g ですか。
ある濃度のうすい塩酸 A と、ある濃度のうすい水酸化ナトリウム水溶液 B がある。A に B を少しずつ加えていくと、B を 加えたときにちょうど中和した。
次に、A をビーカーにとり、B を少しずつ加えていった。B をある体積だけ加えたとき、ビーカー内の水溶液中にあるイオンの総数は、その中にあるナトリウムイオンの数のちょうど 倍であった。このとき加えた B の体積は何 ですか。
ただし、塩酸中の塩化水素と水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウムはすべて電離しており、中和で生じた水はほとんど電離せず、生じた塩化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとする。また、水溶液中のイオンは、水素イオン・塩化物イオン・ナトリウムイオン・水酸化物イオンだけを考える。
うすい硫酸 A と、うすい水酸化バリウム水溶液 B がある。5 つのビーカーにそれぞれ A を ずつ入れ、B をそれぞれ 、、、、 加えた。このとき生じた白い沈殿(硫酸バリウム)をろ過して乾燥させ、質量をはかると、次のようになった。
| 加えた B の体積〔cm³〕 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
|---|---|---|---|---|---|
| 沈殿の質量〔g〕 | 0.35 | 0.70 | 1.05 | 1.26 | 1.26 |
次に、B と同じ物質を、同じ体積あたり B の 2 倍の質量だけ水にとかした水酸化バリウム水溶液 C をつくった。新しいビーカーに A を 入れ、C を 加えたとき、生じる沈殿の質量は何 g ですか。
ただし、生じた硫酸バリウムはすべて沈殿し、ろ過によって失われないものとする。
うすい塩酸 A と、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B がある。5 つの蒸発皿にそれぞれ A を ずつ入れ、B をそれぞれ 、、、、 加えてよくかき混ぜた。その後、加熱して水をすべて蒸発させ、残った固体の質量をはかると、次のようになった。
| 加えた B の体積〔cm³〕 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|
| 残った固体の質量〔g〕 | 0.117 | 0.234 | 0.351 | 0.431 | 0.511 |
次に、別の蒸発皿に A を 入れ、B をある体積だけ加えてよくかき混ぜ、同じように水をすべて蒸発させたところ、残った固体の質量は であった。このとき加えた B の体積は何 cm³ ですか。
ただし、A, B はそれぞれ同じ濃度のものを使う。塩酸にとけている塩化水素は加熱すると水とともにすべて空気中に出ていき、水酸化ナトリウムは加熱しても変化せず固体として残るものとする。
うすい塩酸 A、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B、うすい水酸化カリウム水溶液 C を用いて、次の実験を行った。
実験 1 A に BTB 溶液を数滴加え、B を少しずつ加えたところ、B を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化ナトリウムが 残った。
実験 2 A に BTB 溶液を数滴加え、C を少しずつ加えたところ、C を 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化カリウムが 残った。
実験 3 A に BTB 溶液を数滴加え、B をある体積だけ加えたところ、水溶液は黄色のままであった。続けて C を少しずつ加えていくと、ある体積を加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合物が 残った。
実験 3 で加えた C の体積は何 ですか。
ただし、A、B、C の濃度は実験 1〜3 を通して変わらないものとする。また、水を蒸発させたとき、残るのは中和で生じた塩だけであり、BTB 溶液の質量は考えなくてよいものとする。