中3化学【中和の量的関係】

1．中和の量的関係（計算問題）

 

例題1

 

例題1の答えと解説

考え方は

→【定比例の法則】←や→【気体の発生(定比例の法則)】←と同じです。

 

まず

「ある濃度の塩酸A 50cm³に水酸化ナトリウム水溶液B 30cm³加えると中性になった。」

という文章から

 

 

塩酸A：水酸化ナトリウム水溶液B＝50cm³：30cm³

の比で中性になることがわかります。

 

(1)

求める水酸化ナトリウム水溶液Bの量をx(cm³)とすると

塩酸A：水酸化ナトリウム水溶液B＝50：30の比で中性になるので

 

$$50:30=200cm^3:x(cm^3)$$

という比例式がつくれます。これを解いて

$$x=120$$

よって120cm³が正解です。

 

(2)

求める塩酸Aの量をy(cm³)とすると

塩酸A：水酸化ナトリウム水溶液B＝50：30の比で中性になるので

 

 

 

$$50:30=y(cm^3):7.5 cm^3$$

という比例式がつくれます。これを解いて

$$y=12.5$$

よって12.5cm³が正解です。

 

(3)

問題の解説に行く前に・・・

 

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あるうどん屋さんのお話。

そのうどん屋さんではかけうどんが売られています。

そのかけうどん1人前をつくるには、うどんの麺100gとおだし200mLが必要です。

 

 

いま、冷蔵庫を見てみるとうどんの麺が500g、おだしが800mLありました。

さあ何人前のかけうどんをつくれますか？

 

 

うどんの麺は500g、つまり5人前分あります。

おだしは800mL、つまり4人前分あります。

 

 

 

・うどんの麺500gをすべて使う→おだしが足りないので5人前もつくれない。

・おだし800mLをすべて使う→4人前のかけうどんしかつくれない。

 

 

つまり最大で4人前までしかつくれないのです。

うどんの麺とおだし、少ない方に合わせて作るしかないのです。

 

 

 

 

ちなみにうどんの麺は一部が余ってしまいます。

 

 

 

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中和の計算でも同じことを考えます。

 

この問題では中性にするためには

塩酸Aが50cm³・水酸化ナトリウム水溶液Bが30cm³

必要なのです。

 

麺 → 塩酸A

おだし→水酸化ナトリウム水溶液B

と置き換えて考えましょう。

 

では、この問いのように

塩酸A 150cm³と水酸化ナトリウム水溶液B 120cm³

を混ぜ合わせたときは・・・

 

 

 

麺（塩酸A）が3人前・おだし（水酸化ナトリウム水溶液B）が4人前あるのです。

 

 

 

 

ということはおだし（水酸化ナトリウム水溶液B）が多すぎますね。

 

 

 

 

よってこの混合溶液は、

水酸化ナトリウム水溶液Bが余っている

のでアルカリ性を示すことになります。

 

(4)

(3)より水酸化ナトリウム水溶液Bが余ることがわかりました。

ではいくら余るかを求めましょう。

 

麺（塩酸A）が3人前・おだし（水酸化ナトリウム水溶液B）が4人前あると思うと・・・

 

 

 

おだし（水酸化ナトリウム水溶液B）は

$$30cm^3×3＝90cm^3$$

使われることになります。

 

もともとある水酸化ナトリウム水溶液Bは120cm³です。

よって反応せず余る水酸化ナトリウム水溶液Bは

$$120cm^3－90cm^3＝30cm^3$$

となります。

 

この水酸化ナトリウム水溶液Bの余り30cm³を中和すれば、混合溶液全体が中性になります。

つまり加えるべきは塩酸Aです。

 

塩酸Aをz(cm³)加えるとすると

$$50:30=z(cm^3):30(cm^3)$$

という比例式となります。これを解いて

$$z=50$$

 

よって塩酸Aを50cm³加えればよいということになります。

 

 

 

 

2．電流のグラフの読み取り

例題2

 

例題2の答えと解説

このグラフの意味を理解しておきましょう。

 

まず、中性のときはイオンがもっとも少ないです。（イオン濃度が最も低い）

そのため電流が最も流れにくいわけです。

 

言い換えると

電流が最も流れにくいところ・・・中性である

です。

 

この問いの場合、水酸化ナトリウム水溶液Dを40cm³加えたところで中性に達したわけです。(↓の図)

 

 

では40cm³よりも少ない量の水酸化ナトリウム水溶液Dを加えたときは・・・

 

中性に達していない、ということです。

まだ中和されていない塩酸が残っている状態です。

塩酸が残っている＝溶液全体として酸性です。(↓の図)

 

 

また40cm³よりもたくさんの量の水酸化ナトリウム水溶液Dを加えたときは・・・

 

水酸化ナトリウム水溶液Dを入れ過ぎて、中性を飛び越えてしまっています。

つまり水酸化ナトリウム水溶液Dが多すぎて残っているのです。

水酸化ナトリウム水溶液が多すぎて残っている＝溶液全体としてアルカリ性、ということです。(↓の図)

 

 

 

まとめると↓のようになります。

 

ちなみに各部分の溶液を蒸発皿に入れ、水分を蒸発させると・・・

 

酸性の部分・・・・・・中和で生じた食塩が結晶として現れます。

中性の部分・・・・・・中和で生じた食塩が結晶として現れます。

アルカリ性の部分・・・中和で生じた食塩に加えて、反応せずに余っている水酸化ナトリウムも結晶として現れます。(↓の図)

※食塩と塩化ナトリウムは同じ物質のこと。

 

 

 

本題にもどりましょう。

 

このグラフから

塩酸C：水酸化ナトリウム水溶液D＝100cm³：40cm³

の比で中性になることがわかります。

 

よって求める水酸化ナトリウム水溶液Dをx(cm³)とすると

$$100:40=250cm^3:x(cm^3)$$

という比例式がつくれます。これを解いて

$$x=100$$

 

水酸化ナトリウム水溶液Dを100cm³加えればよいというのが正解です。