高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。地下水に含まれていたＮａＩのモル濃度

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。地下水に含まれていたＮａＩのモル濃度


◆問題

　日本では、天然ガス田からくみ上げられた地下水に含まれるＮａＩから、さまざまな工業的方法でＩ₂が製造されてきた。大量の地下水からＩ₂を生産するための、かつての方法の一例を以下に示す。

　式(8)のように、ＮａＩの水溶液に硫酸銅(�U)ＣｕＳＯ₄と硫酸鉄(�U)ＦｅＳＯ₄を加えて反応させ、ヨウ化銅(�T)ＣｕＩの沈殿を得る。次に、式(9)のように、ＣｕＩと酸素Ｏ₂を300℃で反応させて、酸化銅(�U)ＣｕＯとＩ₂を得る。

　　２ＮａＩ＋２ＣｕＳＯ₄＋２ＦｅＳＯ₄→２ＣｕＩ＋Ｆｅ₂(ＳＯ₄)₃＋Ｎａ₂ＳＯ₄　　(8)
　　２ＣｕＩ＋Ｏ₂→２ＣｕＯ＋Ｉ₂　　(9)

　式(8)と(9)により、地下水２．５０×１０⁵Ｌから２５．４ｋｇのＩ₂が得られたとき、地下水に含まれていたＮａＩの濃度は何ｍｏｌ／Ｌか、有効数字２桁で求めよ。なお、地下水に含まれていたＮａＩは、式(8)と(9)の反応によって、全てＩ₂になったものとする。


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◆解答

まずは得られたＩ₂の物質量を求めます。

Ｉ＝１２７(原子量概数を参照)だから、Ｉ₂＝２５４です。
得られたＩ₂は２５．４ｋｇ＝２５４００ｇだから、２５４００／２５４＝１００ｍｏｌです。

つまり、地下水２．５０×１０⁵Ｌから１００ｍｏｌのＩ₂が得られた。というわけです。

あとは、反応式を利用して、ＮａＩが何ｍｏｌかを考えます。

式(9)より、ＣｕＩ：Ｉ₂＝２：１だから、ＣｕＩは２００ｍｏｌです。

式(8)より、ＮａＩ：ＣｕＩ＝１：１だから、ＮａＩ＝２００ｍｏｌです。

２．５０×１０⁵Ｌの地下水に２００ｍｏｌのＮａＩが含まれていたので、求めるモル濃度は、

２００／２．５０×１０⁵＝８０×１０^-5ｍｏｌ／Ｌ

有効数字２桁だから、

８．０×１０^-4ｍｏｌ／Ｌ


◆関連項目
モル濃度
非金属元素、典型金属元素、遷移元素


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