高校化学「電気分解」粗銅の電気分解�A

高校化学「電気分解」粗銅の電気分解�A

◆問題

黄銅鉱を還元して得られる銅は粗銅と呼ばれ、亜鉛、鉄、金、銀のような不純物を含む。
粗銅を陽極、純銅を陰極にして硫酸酸性硫酸銅(�U)水溶液を電気分解すると、粗銅から銅と共に、イオン化傾向が大きい(�@)や(�A)が陽イオンとなって溶け出すが、イオン化傾向が小さい(�B)や(�C)は、陽極の下に沈殿する。この沈殿は(�D)と呼ばれる。
陰極には(�E)が析出する。

(1) 空欄�@〜�Eに適語を入れよ。

(2) 純銅１．２８ｇを得るためには、何Ｃの電気量が必要か求めよ。ただし、Ｃｕ＝６４とし、流れた電流は全て銅の溶解と析出に使われるものとする。


(2)の解答解説はこのページ下


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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解答

陰極で銅が析出する反応は、以下の式で表されます。

Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ

つまり、２ｍｏｌの電子で、１ｍｏｌの銅原子が析出します。

１．２８ｇ＝１．２８／６４＝０．０２ｍｏｌ

これが析出する銅の物質量だから、電子はその２倍の０．０４ｍｏｌ必要です。

ファラデーの法則より、電子１ｍｏｌ＝９．６５×１０⁴Ｃなので、求める電気量は、

０．０４×９．６５×１０⁴＝３．８６×１０³Ｃ


(1)に戻る→語句問題

◆関連項目
銅の精錬
電気分解まとめ
遷移元素、典型金属元素


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高校化学「電気分解」粗銅の電気分解�@

高校化学「電気分解」粗銅の電気分解�@

◆問題

黄銅鉱を還元して得られる銅は粗銅と呼ばれ、亜鉛、鉄、金、銀のような不純物を含む。
粗銅を陽極、純銅を陰極にして硫酸酸性硫酸銅(�U)水溶液を電気分解すると、粗銅から銅と共に、イオン化傾向が大きい(�@)や(�A)が陽イオンとなって溶け出すが、イオン化傾向が小さい(�B)や(�C)は、陽極の下に沈殿する。この沈殿は(�D)と呼ばれる。
陰極には(�E)が析出する。

(1) 空欄�@〜�Eに適語を入れよ。


解答解説はこのページ下


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◆解答
�@亜鉛、�A鉄、�B金、�C銀、�D陽極泥、�E銅

黄銅鉱を還元して得られる銅は粗銅と呼ばれ、亜鉛、鉄、金、銀のような不純物を含む。
粗銅を陽極、純銅を陰極にして硫酸酸性硫酸銅(�U)水溶液を電気分解すると、粗銅から銅と共に、イオン化傾向が大きい(�@亜鉛)や(�A鉄)が陽イオンとなって溶け出すが、イオン化傾向が小さい(�B金)や(�C銀)は、陽極の下に沈殿する。この沈殿は(�D陽極泥)と呼ばれる。
陰極には(�E銅)が析出する。


次の問題→電気量の計算

◆関連項目
銅の精錬
電気分解まとめ
遷移元素、典型金属元素


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高校化学「電池と電気分解」塩化カリウム水溶液を電気分解するとき

高校化学「電池と電気分解」塩化カリウム水溶液を電気分解するとき

◆問題

電解質水溶液を電気分解したとき、陰極・陽極で起こる変化を電子ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(2) 水溶液：水酸化ナトリウム水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(3) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(4) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｃｕ，陽極：Ｃｕ

(5) 水溶液：塩化カリウム水溶液，陰極：Ｃ，陽極：Ｃ


(5)の解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

水溶液に電流を流して、電気分解をするときの反応式の問題です。
電流を流すと、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが引き寄せられ、電子を受け取ったり、放出したりして反応が起きます。

今回は塩化カリウム水溶液の場合です。
水溶液中には、Ｋ⁺とＣｌ^-のイオンがあります。

陰極には陽イオンが引き寄せられますが、Ｋのようにイオン化傾向が大きい陽イオンがある場合、水溶液の水分子が分解されて、Ｈ₂が発生します。

陰極：２Ｈ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂＋２ＯＨ^-

陽極にはＣｌ^-が引き寄せられて、Ｃｌ₂を生じます。

陽極：２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^-


この問題の最初に戻る→(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ


◆関連問題
電気量などの計算問題
電池・電気分解まとめ


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高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液を電気分解するとき

高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液を電気分解するとき

◆問題

電解質水溶液を電気分解したとき、陰極・陽極で起こる変化を電子ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(2) 水溶液：水酸化ナトリウム水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(3) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(4) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｃｕ，陽極：Ｃｕ


(3), (4)の解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

水溶液に電流を流して、電気分解をするときの反応式の問題です。
電流を流すと、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが引き寄せられ、電子を受け取ったり、放出したりして反応が起きます。

今回は硫酸銅(�U)水溶液を電気分解する場合です。
(3), (4)ともに、電解質水溶液は硫酸銅(�U)の水溶液です。

だからどちらも水溶液中には、Ｃｕ²⁺とＳＯ₄^2-のイオンが存在します。

水溶液中のイオンは同じですが、電極は違います。

(3)は、電極がＰｔの場合です。
Ｐｔはイオン化傾向が小さく、電流を流しても水溶液中のイオンと化学反応しません。

(4)は、電極がＣｕの場合です。
Ｃｕもイオン化傾向は小さめですが、Ｐｔよりは大きく、電流を流すと、水溶液中のイオンと相互作用し、電極が溶けることがあります。

以上の点を踏まえて、それぞれの反応式を考えると、

(3) 陽極では水が電気分解されることになります。
陰極：Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ
陽極：４Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-

(4) 陽極ではＣｕが溶けます。
陰極：Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ
陽極：Ｃｕ→Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-


次の問題→塩化カリウム水溶液の場合


◆関連問題
電気量などの計算問題
電池・電気分解まとめ


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高校化学「電池と電気分解」水酸化ナトリウム水溶液を電気分解するときの反応式

高校化学「電池と電気分解」水酸化ナトリウム水溶液を電気分解するときの反応式

◆問題

電解質水溶液を電気分解したとき、陰極・陽極で起こる変化を電子ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(2) 水溶液：水酸化ナトリウム水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ


解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

水溶液に電流を流して、電気分解をするときの反応式の問題です。

電流を流すと、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが引き寄せられ、電子を受け取ったり、放出したりして反応が起きます。

今回は水酸化ナトリウム水溶液にＰｔの電極で電流を流した場合ですね。

まず、水酸化ナトリウムの電離式は以下のようになります。

ＮａＯＨ→Ｎａ⁺＋ＯＨ^-

陰極にはＮａ⁺が、陽極にはＯＨ^-が引き寄せられるのは間違いありません。

Ｎａはイオン化傾向が大きく、Ｎａ⁺が電子を受け取ってＮａになってもすぐに周囲の水と反応してしまうため、陰極では水が分解される反応が起こる。と考えます。
つまり、陰極では、以下の反応式になります。

２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→Ｈ₂＋２ＯＨ^-


ＯＨ^-は陽極に引き寄せられ、電子を失って水ができます。そのとき、Ｏが余るのでＯ₂が出てくることになります。
つまり、陽極では以下の反応式になります。

４ＯＨ^-→２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂＋４ｅ^-


次の問題→硫酸銅水溶液の場合


◆関連問題
電気量などの計算問題
電池・電気分解まとめ


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高校化学「電池と電気分解」希硫酸を電気分解するときの反応式

高校化学「電池と電気分解」希硫酸を電気分解するときの反応式

◆問題

電解質水溶液を電気分解したとき、陰極・陽極で起こる変化を電子ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ


解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

水溶液に電流を流して、電気分解をするときの反応式の問題です。

電流を流すと、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが引き寄せられ、電子を受け取ったり、放出したりして反応が起きます。

今回は希硫酸にＰｔの電極で電流を流した場合ですね。

まず、希硫酸の電離式は、

Ｈ₂ＳＯ₄→２Ｈ⁺＋ＳＯ₄^-2

ですね。
だから、だから水溶液中には、当然これらの２種類のイオンがあります。
そしてさらに、水は常にわずかに電離していて、

Ｈ₂Ｏ⇄Ｈ⁺＋ＯＨ^-

水溶液中には、水酸化物イオンＯＨ^-も存在します。

陽イオンはＨ⁺しかないので、陰極にはＨ⁺が引き寄せられて水素ができるのはわかりやすいと思います。

つまり、陰極での反応は、

２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂

となります。


陽極にはＳＯ₄^-2とＯＨ^-が引き寄せられ、ＯＨ^-が電子を失って水になり、余った酸素ができる。という見方も可能ですが、水の電離を意識せずに、硫酸イオン(や硝酸イオン)がある場合は、水が分解される。と考えるのが主流です。

つまり、陽極での反応は、

２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-

このようになります。


次の問題→水酸化ナトリウム水溶液の場合


◆関連問題
電気量などの計算問題
電池・電気分解まとめ


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高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池を充電するとき

高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池を充電するとき

◆問題

鉛蓄電池は、希硫酸に、[�@]を負極、[�A]を正極として浸したもので、自動車の電源などに広く使われている。鉛蓄電池の放電、充電における変化は次の化学反応式で表される。

Ｐｂ＋２Ｈ₂ＳＯ₄＋ＰｂＯ₂⇄２ＰｂＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ

(1) �@，�Aに適切な物質名を入れよ。

(2) 放電に伴う負極、正極での変化を電子ｅ^-を用いた反応式で表せ。

(3) 充電するとき、外部電源の負極につなぐのは、鉛蓄電池の負極と正極のどちらか？

(4) 充電するとき、希硫酸の濃度は充電前と比べてどうなるか？


(3), (4)の解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

鉛蓄電池は、電解液は硫酸Ｈ₂ＳＯ₄で、負極がＰｂ，正極がＰｂＯ₂です。

放電するときの反応式は、

負極：Ｐｂ＋ＳＯ₄^2-→ＰｂＳＯ₄＋２ｅ^-
正極：ＰｂＯ₂＋４Ｈ⁺＋ＳＯ₄^2-＋２ｅ^-→ＰｂＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ

このようになります。
つまり、硫酸イオンが使われて硫酸鉛ができ、負極から電子が出て、正極に流れていく。という反応です。

充電するときは、この逆反応が起こります。
ということは、充電するときは、負極に電子が入っていくようにします。

だから、外部電源の負極を鉛蓄電池の負極につなげばよいですね！

つまり(3)の解答は「負極」です。


充電するときは、放電の逆反応が起こるので、硫酸イオンが増加する反応になります。
つまり、硫酸の濃度が上がるはずです。

(4)の解答は「高くなる」または「大きくなる」です！


(1)に戻る→反応式など


◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ


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高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の反応式等

高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の反応式等

◆問題

鉛蓄電池は、希硫酸に、[�@]を負極、[�A]を正極として浸したもので、自動車の電源などに広く使われている。鉛蓄電池の放電、充電における変化は次の化学反応式で表される。

Ｐｂ＋２Ｈ₂ＳＯ₄＋ＰｂＯ₂⇄２ＰｂＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ

(1) �@，�Aに適切な物質名を入れよ。

(2) 放電に伴う負極、正極での変化を電子ｅ^-を用いた反応式で表せ。


解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

鉛蓄電池は、電解液は硫酸Ｈ₂ＳＯ₄で、負極がＰｂ，正極がＰｂＯ₂です。

つまり、(1)の解答は、�@が「鉛」、�Aが「酸化鉛(�W)」です。


放電するときの反応式は、

負極：Ｐｂ＋ＳＯ₄^2-→ＰｂＳＯ₄＋２ｅ^-
正極：ＰｂＯ₂＋４Ｈ⁺＋ＳＯ₄^2-＋２ｅ^-→ＰｂＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ

このようになります。
「どちらも反応が進むとＰｂＳＯ₄が出てくること」「ｅ^-は負極から正極に移動すること」を意識して覚えると良いと思います。


次の問題→充電するときのつなぎ方など


◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ


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高校化学「酸化還元」還元剤の表

高校化学「酸化還元」還元剤の表

主な還元剤の半反応式を表にしました。
還元剤は、相手の物質を還元し、自身は酸化されます。

還元剤	電子を放出する反応
Ｎａ	Ｎａ→Ｎａ+＋ｅ-
Ｈ2Ｓ	Ｈ2Ｓ→Ｓ＋２Ｈ+＋２ｅ-
(ＣＯＯＨ)2	(ＣＯＯＨ)2→２ＣＯ2＋２Ｈ+＋２ｅ-
ＫＩ	２Ｉ-→Ｉ2＋２ｅ-
ＦｅＳＯ4	Ｆｅ2+→Ｆｅ3+＋ｅ-
ＳｎＣｌ2	Ｓｎ2+→Ｓｎ4+＋２ｅ-
Ｎａ2Ｓ2Ｏ3	２Ｓ2Ｏ32-→Ｓ4Ｏ62-＋２ｅ-
Ｈ2Ｏ2	Ｈ2Ｏ2→Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-
ＳＯ2	ＳＯ2＋２Ｈ2Ｏ→ＳＯ42-＋４Ｈ+＋２ｅ-

酸化剤はこちら


◆関連項目
酸化還元とは？、半反応式の作り方
酸化還元まとめ


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高校化学「酸化還元」酸化剤の表

高校化学「酸化還元」酸化剤の表

主な酸化剤の半反応式を表にしました。
酸化剤は、相手の物質を酸化し、自身は還元されます。

酸化剤	電子を受け取る反応
Ｃｌ2	Ｃｌ2＋２ｅ-→２Ｃｌ-
ＨＮＯ3(濃)	ＨＮＯ3＋Ｈ+＋ｅ-→Ｈ2Ｏ＋ＮＯ2
ＨＮＯ3(希)	ＨＮＯ3＋３Ｈ+＋３ｅ-→２Ｈ2Ｏ＋ＮＯ
Ｈ2ＳＯ4(熱濃)	Ｈ2ＳＯ4＋２Ｈ+＋２ｅ-→２Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2
ＫＭｎＯ4	ＭｎＯ4-＋８Ｈ+＋５ｅ-→Ｍｎ2+＋４Ｈ2Ｏ
Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7	Ｃｒ2Ｏ72-＋１４Ｈ+＋６ｅ-→２Ｃｒ2+＋７Ｈ2Ｏ
Ｏ3	Ｏ3＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｏ2＋２ＯＨ-
Ｈ2Ｏ2	Ｈ2Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→２Ｈ2Ｏ
ＳＯ2	ＳＯ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→Ｓ＋２Ｈ2Ｏ

還元剤の表はこちら


◆関連項目
酸化還元とは？、半反応式の作り方
酸化還元まとめ


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高校化学「酸化還元」半反応式を完成する問題�A

高校化学「酸化還元」半反応式を完成する問題�A

◆問題
次の式の空欄を埋めて、酸化剤と還元剤の反応式を完成させよ。

(1) ＨＮＯ₃＋(�@)＋ｅ^-→(�A)＋ＮＯ₂

(2) Ｃｒ₂Ｏ₇^2-＋１４Ｈ⁺＋(�B)→(�C)＋７Ｈ₂Ｏ

(3) (ＣＯＯＨ)₂→(�D)＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-

(4) ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ→(�E)＋４Ｈ⁺＋２ｅ^-


↓解説はお知らせの下に↓

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◆解答解説

いわゆる「半反応式」を完成させる問題です。
普通の化学反応式でも、半反応式でも、とにかく、左辺と右辺で原子の個数や電荷の合計は変わらないことに注意して考えていきましょう！

(3) (ＣＯＯＨ)₂→(�D)＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-
右辺にＣ，Ｏがないので、�DはＣＯ²かな？と考えます。
原子の個数に注意すると、

�D・・・２ＣＯ₂

(4) ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ→(�E)＋４Ｈ⁺＋２ｅ^-
右辺にＳ，Ｏがないので、�EにはＳとＯが全部入るはずです。
原子の個数に注意すると、

�E・・・ＳＯ₄^2-


(1)に戻る→硝酸など


◆関連項目
酸化還元とは？、半反応式の作り方
酸化還元まとめ


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高校化学「酸化還元」半反応式を完成する問題�@

高校化学「酸化還元」半反応式を完成する問題�@

◆問題
次の式の空欄を埋めて、酸化剤と還元剤の反応式を完成させよ。

(1) ＨＮＯ₃＋(�@)＋ｅ^-→(�A)＋ＮＯ₂

(2) Ｃｒ₂Ｏ₇^2-＋１４Ｈ⁺＋(�B)→(�C)＋７Ｈ₂Ｏ


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◆解答解説

いわゆる「半反応式」を完成させる問題です。
普通の化学反応式でも、半反応式でも、とにかく、左辺と右辺で原子の個数や電荷の合計は変わらないことに注意して考えていきましょう！

(1) ＨＮＯ₃＋(�@)＋ｅ^-→(�A)＋ＮＯ₂
まず、左辺にはＨがあるのに、右辺にはＨがないので、�AにはＨを含む物質が入ることがわかります。
Ｏの個数も変化していることも考慮すると、�AにはＨ₂Ｏが入ると推定できます。
ならば、�@にはＨ⁺が入れば、両辺の電荷も一致し、原子の数もちょうど合う。ということで、

�@・・・Ｈ⁺
�A・・・Ｈ₂

このようにわかります。

(2) Ｃｒ₂Ｏ₇^2-＋１４Ｈ⁺＋(�B)→(�C)＋７Ｈ₂Ｏ
左辺にはＣｒがあるのに、右辺にはないので、�CにはＣｒの何かが入ることがわかります。→この反応では、Ｃｒ³⁺になります。
ＯとＨの数はすでに一致しているので、�Bにはｅ^-が入ると推定します。
あとは個数や電荷を考慮すると、

�B・・・６ｅ^-
�C・・・２Ｃｒ³⁺

ですね！


次の問題→シュウ酸など


◆関連項目
酸化還元とは？、半反応式の作り方
酸化還元まとめ


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高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�B

高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�B

■問題

次の物質が正塩、酸性塩、塩基性塩のうち、どれに分類できるか答えよ。

(1) ＮａＨＣＯ₃

(2) ＣＨ₃ＣＯＯＫ

(3) ＭｇＣｌ(ＯＨ)

(4) ＮＨ₄Ｃｌ

(5) ＮａＨ₂ＰＯ₄


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

まず、中和反応によってできる、酸の陰イオンと塩基の陽イオンからなる化合物を塩といいます。
中和反応はＨ⁺とＯＨ^-の反応だから、塩にはＨもＯＨも残っていないものが多いですが、残っているものもあります。
どちらも残っていないものを「正塩」、Ｈが残っているものを「酸性塩」、ＯＨが残っているものを「塩基性塩」といいます。


(4) ＮＨ₄Ｃｌ
ＮＨ₄⁺とＣｌ^-からできていると考えられるので、ＨもＯＨも残っていない。
→正塩

(5) ＮａＨ₂ＰＯ₄
明らかにＨが残っている。
→酸性塩


(1)に戻る→ＮａＨＣＯ₃


◆関連項目
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�A

高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�A

■問題

次の物質が正塩、酸性塩、塩基性塩のうち、どれに分類できるか答えよ。

(1) ＮａＨＣＯ₃

(2) ＣＨ₃ＣＯＯＫ

(3) ＭｇＣｌ(ＯＨ)


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■解答解説

まず、中和反応によってできる、酸の陰イオンと塩基の陽イオンからなる化合物を塩といいます。
中和反応はＨ⁺とＯＨ^-の反応だから、塩にはＨもＯＨも残っていないものが多いですが、残っているものもあります。
どちらも残っていないものを「正塩」、Ｈが残っているものを「酸性塩」、ＯＨが残っているものを「塩基性塩」といいます。


(2) ＣＨ₃ＣＯＯＫ
ＣＨ₃ＣＯＯ^-とＫ⁺からできていると考えられるので、ＨもＯＨも残っていないとみなす。
→正塩

(3) ＭｇＣｌ(ＯＨ)
明らかにＯＨが残っている。
→塩基性塩


次の問題→ＮＨ₄Ｃｌなど


◆関連項目
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�@

高校化学「中和」正塩、酸性塩、塩基性塩�@

■問題

次の物質が正塩、酸性塩、塩基性塩のうち、どれに分類できるか答えよ。

(1) ＮａＨＣＯ₃


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■解答解説

まず、中和反応によってできる、酸の陰イオンと塩基の陽イオンからなる化合物を塩といいます。
中和反応はＨ⁺とＯＨ^-の反応だから、塩にはＨもＯＨも残っていないものが多いですが、残っているものもあります。
どちらも残っていないものを「正塩」、Ｈが残っているものを「酸性塩」、ＯＨが残っているものを「塩基性塩」といいます。

今回の問題で考えるのはＮａＨＣＯ₃です。
これにはＨが残っているので、「酸性塩」ですね。


次の問題→ＣＨ₃ＣＯＯＫなど


◆関連項目
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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高校化学「中和」中和滴定に用いられる実験器具

高校化学「中和」中和滴定に用いられる実験器具

中和滴定に用いられる実験器具をまとめてみました。

器具名	使用方法	洗浄・前処理
ホールピペット	一定体積の水溶液をとる	共洗いをする
ビュレット	滴定に要する水溶液の体積を知る	共洗いをする
メスフラスコ	一定濃度の水溶液を調製する	蒸留水で濡れていてもよい
コニカルビーカー	指示薬を加えて水溶液を滴下する	蒸留水で濡れていてもよい

コニカルビーカーでなく、三角フラスコを使う場合もありますね。


◆関連項目
中和滴定に用いる器具の問題
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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高校化学「中和」中和滴定に用いられる指示薬と変色域

高校化学「中和」中和滴定に用いられる指示薬と変色域

中和滴定に用いられる指示薬と変色域を表にしてみました。

指示薬	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
メチルオレンジ
メチルレッド
フェノールフタレイン

変色域の数値としては以下のようになります。

メチルオレンジ・・・ｐＨ＝３．１〜４．４
メチルレッド・・・ｐＨ＝４．２〜６．２
フェノールフタレイン・・・ｐＨ＝８．０〜９．８


◆関連項目
中和滴定に用いる器具の問題
物質量、濃度、化学反応式と量的関係まとめ

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高校化学「中和」中和滴定に用いる器具�A

高校化学「中和」中和滴定に用いる器具�A

■問題

ビュレット、ホールピペット、コニカルビーカー、メスフラスコ、これら４つの実験器具について、適切なものを答えよ。

(1) 正確な濃度の溶液を調製するのに用いる器具はどれか？

(2) 一定体積の溶液を正確にとるのに用いる器具はどれか？

(3) 濃度変化を避けるため、使用する溶液で内側を洗浄して用いる器具はどれか？


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■解答解説

(3) 濃度変化を避けるため、使用する溶液で内側を洗浄して用いる器具はどれか？
→ビュレット、ホールピペット
いわゆる「共洗い」ですね。
内部が水で濡れていると、中に入れる溶液の濃度が変化してしまうため、使用する溶液で内部をよく洗浄します。


(1)に戻る→正確な濃度の溶液を調製するのに用いる器具


◆関連項目
基本的なｐＨの計算問題
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高校化学「中和」中和滴定に用いる器具�@

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■問題

ビュレット、ホールピペット、コニカルビーカー、メスフラスコ、これら４つの実験器具について、適切なものを答えよ。

(1) 正確な濃度の溶液を調製するのに用いる器具はどれか？

(2) 一定体積の溶液を正確にとるのに用いる器具はどれか？


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■解答解説

(1) 正確な濃度の溶液を調製するのに用いる器具はどれか？
→メスフラスコ
一定濃度の水溶液を調製するのに適しています。

(2) 一定体積の溶液を正確にとるのに用いる器具はどれか？
→ホールピペット
一定体積の水溶液を調製するのに適しています。使用する水溶液で内側を洗って(共洗いをして)、中に入れる溶液の濃度が変わらないようにします。


次の問題→共洗いをする器具


◆関連項目
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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
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