高校化学「中和」希硫酸にアンモニアを吸収させてから水酸化ナトリウム水溶液を加える問題

高校化学「中和」希硫酸にアンモニアを吸収させてから水酸化ナトリウム水溶液を加える問題

■問題

０．２０ｍｏｌ／Ｌの希硫酸１０ｍＬに、標準状態で５６ｍＬのアンモニアを吸収させた。この混合水溶液を中和するのに、０．１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液は何ｍＬ必要か求めよ。


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■解答解説

少しだけ難しい中和の量的関係の問題です。

中和するときは、水素イオンと水酸化物イオンの物質量が等しくなります。
だからまずは、使う薬品の物質量を求めます。

「０．２０ｍｏｌ／Ｌの希硫酸１０ｍＬ」に含まれる硫酸Ｈ₂ＳＯ₄は、

０．２０×１０／１０００＝２．０×１０^-1×１０^-2＝２．０×１０^-3[ｍｏｌ]

です。
硫酸は２価の酸なので、Ｈ⁺の物質量は硫酸の物質量の２倍です。
つまり、水素イオンの物質量は、

４．０×１０^-3[ｍｏｌ]

ですね。
これにまずはアンモニアを吸収させます。

気体は１ｍｏｌ＝２２．４Ｌだから、５６ｍＬ＝０．０５６Ｌのアンモニアは、０．０５６／２２．４＝０．００２５ｍｏｌです。
２．５×１０^-3ｍｏｌですね。

アンモニアは１価の塩基だから、このアンモニアから生じるＯＨ^-は、そのまま２．５×１０^-3ｍｏｌです。

吸収させると中和反応が起こり、この時点で、４．０×１０^-3−２．５×１０^-3＝１．５×１０^-3ｍｏｌの水素イオンが残っています。

この混合水溶液に０．１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和します。
ＯＨ^-があと、１．５×１０^-3ｍｏｌあれば、ちょうど中和できますね。

加える水酸化ナトリウム水溶液をｘＬとすると、

０．１０×ｘ＝１．５×１０^-3
　　　　ｘ＝１．５×１０^-2[Ｌ]

ｍＬで聞いているので、単位を変換すると、

１．５×１０^-2×１０³＝１５[ｍＬ]

つまり、加える水酸化ナトリウム水溶液は、１５ｍＬです！


◆関連項目
モル濃度
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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