中3化学【中和の量的関係】

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1.中和の量的関係(計算問題)

■中和の計算問題の解き方
酸とアルカリがどのような比で混ぜ合わせたときに中性になるのかを必ず調べる。
その比に基づいて計算を行う。

例題1

ある濃度の塩酸A 50cm3に水酸化ナトリウム水溶液Bを30cm3加えると中性になった。
(1)塩酸A 200cm3を中性にするために必要な水酸化ナトリウム水溶液Bはいくらか。
(2)水酸化ナトリウム水溶液B 7.5cm3を中性にするために必要な塩酸Aはいくらか。
(3)塩酸A 150cm3と水酸化ナトリウム水溶液B 120cm3を混ぜたときの液性は酸性・アルカリ性のどちらか。
(4)(3)でできた混合溶液を中性にするためには塩酸Aまたは水酸化ナトリウム水溶液Bのどちらをいくら加えればよいか。


(答)
考え方は
→【定比例の法則】←→【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を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=200cm3:x(cm3)

となり

x=120

よって120cm3が正解です。

(2)
求める塩酸の量を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(cm3):7.5 cm3

となり

y=12.5

よって12.5cm3が正解です。

(3)
問題の解説に行く前に・・・


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。


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。

塩酸A 150cm3と水酸化ナトリウム水溶液B 120cm3では・・・

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

30cm3×3=90cm3

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ですから

120cm3-90cm3=30cm3

の水酸化ナトリウム水溶液Bが反応せず余ることになります。

この水酸化ナトリウム水溶液Bの余りを中和すれば、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(cm3):30(cm3)

となり

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。

例題2

ビーカーにうすい塩酸Cを100cm3入れたものにBTB溶液を加えた。
このビーカーに少しずつ水酸化ナトリウム水溶液Dを加えていったときの色の変化と混合液がどれだけ電流が流れるかを測定した。
次のグラフは加えた水酸化ナトリウム水溶液Dと混合液に流れた電流の強さとの関係を表したグラフである。

うすい塩酸C 250cm3を中性にするには水酸化ナトリウム水溶液Dがいくら必要か。


(答)

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。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
といえるわけです。

つまり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。

つまり塩酸が残っている=溶液全体として酸性、という状況です。(↓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、中性を飛び越えてしまっている。

つまり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、という状況です。(↓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(塩化ナトリウム)が結晶として現れます。

中性の部分・・・・・・中和で生じた食塩(塩化ナトリウム)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(塩化ナトリウム)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)

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=250cm3:x(cm3)

となり

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。

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