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中学3年中和と濃度・体積の計算について。
大問1と2はかろうじて理解出来たのですが、大問3と4はどんなに解説を読んでも色々調べても全く意味がわかりません。イオンの数で求めるんじゃなくて、方程式?比?で求める方が私にはあってると思うのでそれで求め方を教えてくれるとありがたいです。そして、大問4の、塩酸C3.5cm3を塩酸Aとすると塩酸A7cm3、水酸化ナトリウム水溶液を4分の1にしたもの24cm3を水酸化ナトリウム水溶液Bとすると4cm3になるらしいんですけど、そこが特によくわかりません。本当に簡単に教えてもらえると嬉しいです。


ちなみに大問3の(2)の答えは、Bを6.4cm3、大問4の(2)の答えはAを0.5cm3です。

「中学3年中和と濃度・体積の計算について。」の質問画像

A 回答 (2件)

下図のような感じです。

「中学3年中和と濃度・体積の計算について。」の回答画像2
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酸性、アルカリ性の強さを正負の数を用いて表すと計算がわかりやすくなります。


この問題では、酸性を+、アルカリ性を-で表すことにします。
また、酸性やアルカリ性の強さを絶対値(プラスマイナスをとった数字の大きさ、他の数と区別するため表記には()付き)で表すことにします。
例えば、(+1)の溶液と(+2)の溶液があった場合、(+2)の方が(+1)よりも2倍強い酸性と言うことにします。
また、(+1)と(-1)の二つの溶液を同じ体積ずつとって混ぜると、ちょうど中和することとします。

この時、酸性液とアルカリ性液が体積比2:1で混ぜるとちょうど中和したとすると、酸性液の方がたくさん必要だったので弱い酸性、アルカリ性液の方が強いアルカリ性だったことがわかります。
このことから、両方の強さを正負の数で表すと、酸性液が(+1)、アルカリ性液が(-2)だったと考えられます。
(ここで体積比と、酸性やアルカリ性の強さの比が、逆比になっていることに注意して下さい。)

大問1の(1)より、AとBが中和する時の体積比は10:8=5:4なので、Aを(+4)、Bを(-5)とします。
(A10.0㎤に含まれる酸性の強さ…(+4)×10.0㎤と、B8.0㎤に含まれるアルカリ性の強さ…(-5)×8.0㎤、をあわせるとちょうど0になることを確認しておきます。)
また、大問1の(2)よりCはAの2倍の濃さと言うことから、Cは(+8)としておきます。

大問1
(1) ここで必要なB液の体積をΧ㎤とすると、、、
(+4)×20.0㎤+(-5)×Χ㎤=0
これを解いて、Χ=16(㎤)

(2) 必要なB液の体積をΧ㎤とすると、、、
(+8)×10.0㎤+(-5)×Χ㎤=0
これを解いて、Χ=16(㎤)

大問2
(1)
(+4)×15.0㎤+(-5)×16.0㎤=-20
-となったので、アルカリ性

(2)
アルカリ性を打ち消すためには酸性のAを加える。
追加するA液の体積をΧ㎤とすると、、、
(+4)×15.0㎤+(-5)×16.0㎤+(+4)×Χ㎤=0
これを解いて、Χ=5.0(㎤)

大問3
(1)
(+8)×8.0㎤+(-5)×6.4㎤=+32
+となったので、酸性

(2)
酸性を打ち消すためにはアルカリ性のBを加える。
追加するB液の体積をΧ㎤とすると、、、
(+8)×8.0㎤+(-5)×6.4㎤+(-5)×Χ㎤=0
これを解いて、Χ=6.4(㎤)

大問4
(1)
B液を4倍に薄めた液のアルカリ性の強さ…(-5)÷4=(-1.25)としておきます。
(+8)×3.5㎤+(-1.25)×24.0㎤=-2
-となったのでアルカリ性

(2)
アルカリ性を打ち消すためには酸性のAを加える。
追加するA液の体積をΧ㎤とすると、、、
(+8)×3.5㎤+(-1.25)×24.0㎤+(+4)×Χ㎤=0
これを解いて、Χ=0.5㎤
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Qイオンの濃度と体積の関係

中3の理科について質問です。

問題
濃度5%の塩酸20cm3に
濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液を15cm3加えると中性になった

(1)濃度10%の塩酸20cm3の場合
濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか
→答えは 30cm3

(2)濃度5%の塩酸40cm3の場合
濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか
→答えは 30cm3

(3)濃度10%の塩酸100cm3の場合
濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか
→答えは 150cm3


(逆に、濃度14%の水酸化ナトリウム水溶液15cm3に
(4)濃度5%の塩酸は何cm3入れたら中性になるか
というもんだいもあり、これは答えがわかりません)

なぜこうなるのか、教科書やノートなどをみても分かりません。
公式等は無いようなのですが、どう解いたらいいのか教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

中和反応ですね。

中和とはH+(水素イオン)とOH-(水酸化物イオン)がくっついて水H2O(水)ができる反応です。

塩酸の電離式HCl→H++Cl-
水酸化ナトリウム水溶液の電離式NaOH→Na++OH-

から、化学反応式
HCl+NaCl→NaCl+H2O
となり、食塩と水ができる中和反応をあらわします。

>濃度5%の塩酸20cm3に
>濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液を15cm3加えると中性になった

塩酸はH+があるので酸性です。
水酸化ナトリウム水溶液はOH-があるので塩基性です。
例えば塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えていくと、H+とOH-がどんどんくっついてH2Oになり、塩酸中のすべてのH+が水酸化ナトリウムをいれることによってH2Oになったらその混合液は中性になります。それ以上入れると今度はOH-が過剰になり塩基性にシフトします。(厳密にはちょっと違いますが、それは高校で習います。大雑把なイメージはこれでOKだと思います)

だから問題文は、次のように解釈できます。
濃度5%の塩酸20cm^3に含まれるH+の数=濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液に含まれるOH-の数
という等式が成り立っているということです。

>(1)濃度10%の塩酸20cm3の場合
>濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか

塩酸の濃度が2倍になっています。ということは塩酸に含まれるH+の数がもとの塩酸よりも2倍多いといえます。だから、それをOH-で中和するには、
15*2=30cm^3の水酸化ナトリウム水溶液が必要となります。

>(2)濃度5%の塩酸40cm3の場合
>濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか

今度は塩酸の濃度はおなじで体積(量)が2倍になっています。体積が2倍ということは塩酸に含まれるH+の数がもとの塩酸にくらべて2倍あるということですから、それをOH-で中和するには、
15*2=30cm^3の水酸化ナトリウム水溶液が必要となります。

>(3)濃度10%の塩酸100cm3の場合
>濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液は何cm3入れたら中性になるか

濃度が元の塩酸の2倍で体積が5倍なので、この塩酸に含まれるH+の数は元の塩酸の10倍になります。だからそれをOH-で中和するには、
15*10=150cm^3の水酸化ナトリウム水溶液が必要になります。

>(逆に、濃度14%の水酸化ナトリウム水溶液15cm3に
>(4)濃度5%の塩酸は何cm3入れたら中性になるか
>というもんだいもあり、これは答えがわかりません)

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が2倍ですので、その中に含まれるOH-の数は元の水酸化ナトリウム水溶液の2倍になります。だから、それをH+で中和するのに必要な塩酸の量は、
20*2=40cm^3必要となります。

中和反応ですね。

中和とはH+(水素イオン)とOH-(水酸化物イオン)がくっついて水H2O(水)ができる反応です。

塩酸の電離式HCl→H++Cl-
水酸化ナトリウム水溶液の電離式NaOH→Na++OH-

から、化学反応式
HCl+NaCl→NaCl+H2O
となり、食塩と水ができる中和反応をあらわします。

>濃度5%の塩酸20cm3に
>濃度7%の水酸化ナトリウム水溶液を15cm3加えると中性になった

塩酸はH+があるので酸性です。
水酸化ナトリウム水溶液はOH-があるので塩基性です。
例えば塩酸に...続きを読む


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