1.市販の食酢を10倍に薄め10mlをホールピペットではかりとり、コニカルビーカーにとった。
2.指示薬としてフェノールフタレインを数滴そのビーカーの中に入れた。
3.約0.0molのNaOHaqで中和させた。

上から市販の酢酸の濃度を調べる実験をしたのですが、次のような事がわかりません。

1.なぜ中和させるのにNaOHを使ったのか
2.この実験でなぜ食酢の濃度がわかるのか

 私が通う学校(岩手県内の某商業高校)では化学の授業が少なくしかも急にこの実験のレポートを提出しなければならなくなり、それを書いているうちにわからないところが出てきたので質問します。
 私は化学が得意ではないので優しく、わかりやすくお答え下さるようどうか宜しくお願いします。

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A 回答 (7件)

rei00 です。


 minochan さん,フォロ-ありがとうございます。ご指摘ごもっともです。少しかみ砕いて説明しようとして説明を省略した事も確かなんですが,チョット不正確になりすぎたかも知れません(反省)。

> また、強塩基だと少量の溶液で済む、というのも不正確な
> 表現です。加える塩基の溶液の量は塩基の価数と溶液の濃度に
> よるものです。強塩基か弱塩基かという問題ではありません。

 この部分は「不正確」というよりも「間違い」と言っても良いかも知れませんね。yoshinobu02 さん,無視して下さい。
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rei00さんの回答の一部に不正確なところがあるので。

。。
yoshinobu02さんの求めていらっしゃる回答よりは難しい話になるかとも思うのですが(化学2の「平衡」の範囲の話もはいりますので)。
数ある塩基の中でなぜNaOH(強塩基)を使うのか、ということですが、これは酢酸が弱酸で、弱塩基を使うと中和点が不明確になるからです。
酸が強酸であれば弱塩基を使っても中和滴定は不可能ではありません。
電離度が小さい(水溶液中でOH-と陽イオンに分かれにくい)塩基を弱塩基というので、ただの弱塩基の水溶液ではたしかに「OH- のモル数は 塩基 のモル数と同じ」にはなりません。厳密なことを言うと、強塩基でも本当は全部が電離しているわけではありません。
ところが、中和する過程で、電離して生じたOH-は酸のH+と結合して水になる、すなわち消費されるため、水溶液中にはOH-がない状態になります。
したがって、仮に弱塩基で滴定しても、加えた塩基から生じたOH-はどんどん消費されるので残りの塩基がどんどん電離することになり、結果的に「中和に使われるOH-のモル数は加えた塩基のモル数と同じ」ということになります。
これが成り立たないのであれば弱酸である酢酸の滴定そのものが不可能と言うことになってしまいます(酢酸だって、塩基を加えられなければ、ほんの一部しか電離していないので酢酸のモル数とH+のモル数は2桁ほど違っています)。
また、強塩基だと少量の溶液で済む、というのも不正確な表現です。加える塩基の溶液の量は塩基の価数と溶液の濃度によるものです。強塩基か弱塩基かという問題ではありません。
強塩基のほうがpHの変化が大きく明確になるので中和点がはっきりして滴定しやすい、というのは確かです。なぜNaOHを使うのかという理由はこれに尽きると思います(あとは安価で入手しやすいってことかな)。
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 皆さんが回答されている通りですが,「化学の授業が少なく」,「化学が得意ではないので」という事ですので,ネット上の「高校化学」のペ-ジをご紹介しておきます。

「授業プリント(化学)」の中の「8.酸と塩基」の「5.中和反応」の所をご覧下さい。

 「中和反応」とは「酸と塩基が互いに相手を打ち消し合って,酸でも塩基でもない物質に変化する反応」です。この時,酸(今の場合,酢酸)からでる H+ と塩基(今の場合,NaOH)から出る OH- は1:1で反応します(H+ + OH- → H2O)。

 つまり,中和に使用した OH- のモル数がわかれば,溶液中にあった H+ のモル数(つまり,酢酸のモル数)もわかるわけです。ここで,NaOH が強塩基ですから,OH- のモル数は NaOH のモル数と同じです。したがって,使用した濃度既知の NaOH の量がわかれば,「使用した OH- のモル数」→「存在した H+ のモル数」→「食酢中の酢酸のモル数」→「食酢の濃度」と,順に求めていけるわけです。

 ところで,色々ある塩基の中で何故 NaOH なのでしょうか?これは,上記の「OH- のモル数は NaOH のモル数と同じ」が強塩基にしか当てはまらないからです。また,強塩基を使用すると,中和に必要な溶液の量が少なくて済みます。また,少量の塩基溶液を加えるだけで,大きく溶液の pH を変化させることができるため,中和点が判断しやすくなります。ですので,強塩基を使用するわけですが,通常は,簡単に使用できる強塩基として NaOH が用いられます。

参考URL:http://www.zzz.or.jp/masasuma/
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中和の本質は酸(H+)と塩基(OH-)が出会って水(H2O)になることですよね。


食酢のすっぱい成分は酢酸(CH3COOH)がほとんどです。これは酸なので塩基を加えることで中和するんです。
NaOHは塩基だからこれを加えてちょうど中和するところを探すわけです。
ところが、食酢は酢酸がたくさん含まれる濃い溶液なのではじめに10倍に薄めた方が実験がうまくいく。
(酸の価数)×(酸の濃度)×(酸の体積)と(塩基の価数)×(塩基の濃度)×(塩基の体積)が一致したときにちょうど中和するのですが、この実験では酸の濃度以外の数がすべて求まりますよね(価数はどちらも1です)。
ここで求められた酸の濃度は食酢を10倍に薄めたものだから、もとの食酢に含まれていた酢酸の濃度は、この計算で得られた値の10倍になる、ということです。
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補足:


質問とはちょっと関係ない余談ですが、
発色アルカリ性に呈色するフェノールフタレインを使うのは
弱酸と強塩基から生成される塩は電離するとアルカリ性を示すので、
フェノールフタレインが発色したところを中和点とみなします。
(中和してもアルカリ性なんですよ。笑)

以上、中和滴呈なのになぜアルカリ性になったところを中和したとみなすかの
余談でした。
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0.0molでは滴定のしようがないのですが・・・


(それ以前にそれではNaOHじゃないし・・)
多分0.01molと書きたかったのではないかと推測しますが・・。

ただ、質問の答はあまりNaOHの濃度がそこまで重要ではないので説明しますね。

1.なぜ中和させるのにNaOHを使ったのか
 NaOHもCH3COOHも一価の塩基と酸なので滴定結果の計算がしやすい。
 NaOHは電度の高い強塩基なので、滴定に適している。
 (滴定曲線がある程度キレイにでます。)
 
2.この実験でなぜ食酢の濃度がわかるのか
 この実験により、コニカルビーカーの中の10ml中のH+の量がわかるので
 CH3COOHの量も分かる。
 (酸と塩基の中和ということは基本的にOH-の数とH+の数が同じになるということは分かりますよね?)
 そのCH3COOHの量を10倍すれば食酢10ml中のCH3COOHの量になるが、
 濃度を mol/ml で表すのだったら、
 10倍に薄めたということは薄めた10mlの液体の中には1mlの食酢が存在するので、
 滴定結果のNaOHの量と濃度を考慮して計算すれば食酢中のCH3COOHの濃度がわかります。 
 
計算式

酸の価数×{(酸のモル濃度×体積(L))/1000}=塩基の価数×{(塩基のモル濃度×体積(L))/1000}
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この回答へのお礼

詳しくしかも分かりやすく教えて頂きありがとうございます。
ちなみにNaOHの濃度は0.0molではなく0.1molです。御迷惑をおかけしてすみませんでした。

お礼日時:2001/09/21 18:36

>約0.0molのNaOHaq


「0.0mol」 ですか・・・・?

補足お願いします。

この回答への補足

NaOHの濃度は0.0molではなく0.1molでした。ごめんなさい。

補足日時:2001/09/21 18:28
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Q酢酸に関するPH計算について

質問失礼します。

現在分析化学を勉強しているのですが

希薄酢酸のpH計算に関しては、ほとんど酢酸は乖離しない
という前提で、酢酸イオンを無視して計算しました。

また別の問題では
0.1モルの酢酸ナトリウム溶液の乖離に関して
酢酸の乖離はするが、酢酸イオンは酢酸にはほとんど無視できる量しか戻らない前提でありました。

つまり濃い酢酸の乖離ではほとんどが酢酸イオンになって
薄い酢酸は酢酸化合物であろうが酢酸イオンに乖離しないということでよろしいのでしょうか?

また酢酸のように挙動する弱酸の中で覚えるべき物はありますでしょうか?

Aベストアンサー

間違えておられる箇所がおおくて、どこのポイントを修正してあげればよいのか
難しいです。それでもお困りのようなのでできるだけ説明します。

(1)酢酸のように挙動する弱酸の中で覚えるべき物はありますでしょうか?

まず、概念を改めるのはここです。
酢酸だけが特殊な挙動をするのではなくて、弱酸は全て同じなのです。
濃度 C、電離度 α、電離定数 Ka とおけば、
CH3COOH → CH3COO- + H+
 C(1-α)         cα        Cα
K=Cα・Cα/C(1-α)=Cα^2/(1-α)
電離度が小さい場合は、1-α≒1 とみなせるので、Ka=Cα^2
よって、α=√Ka/C   〔H+〕=Cα=√KCになります。

(2)希薄酢酸のpH計算に関しては、ほとんど酢酸は乖離しないという前提で、
酢酸イオンを無視して計算しました。

CH3COOH → CH3COO- + H+ という電離です。
酢酸イオン 〔CH3COO-〕 = 水素イオン 〔H+〕 になりますので、
pHを求める際に酢酸イオンは無視できません。ただ、電離度が0.1未満のとき
には、1-α≒1 すなわち、電離後の〔CH3COOH〕=電離前の〔CH3COOH〕
と近似することはあります。

(3)0.1モルの酢酸ナトリウム溶液の乖離に関して酢酸の乖離はするが、
酢酸イオンは酢酸にはほとんど無視できる量しか戻らない前提でありました

これは加水分解を指しているのでしょうか?
酢酸ナトリウムは安定なナトリウムイオンのため、完全電離します。
CH3COONa → CH3COO- + Na+
このとき、CH3COO-は不安定なので、加水分解をします。
CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-
このときの加水分解の割合をαとおけば、
Cα^2=Kw/Ka (Kw:水のイオン積)
確かに、Ka=2.0×10^-5 程度、Kw=1.0×10^-14
ですので、Cα^2=5.0×10^-8 となり、加水分解はかなり小さな
値となります。しかし、これを無視するとpH=7になってしまいます。

(4)つまり濃い酢酸の乖離ではほとんどが酢酸イオンになって薄い酢酸は
酢酸化合物であろうが酢酸イオンに乖離しないということでよろしいのでしょうか?

まったく逆です。
α=√Ka/C なので、濃い酸ではCが大きくなり、αは小さくなります。
したがって電離度は非常に小さくなり、ほとんどが酢酸イオンではなく、
酢酸分子として存在しています。
逆に、Cが小さくなるとαは大きくなるので、酢酸イオンの存在が大きくなります。
また、NaやKのように水中で安定な陽イオンとの塩の場合、ほぼ全電離するので
α≒1になり、ほぼ全てが酢酸イオンとして存在します。

間違えておられる箇所がおおくて、どこのポイントを修正してあげればよいのか
難しいです。それでもお困りのようなのでできるだけ説明します。

(1)酢酸のように挙動する弱酸の中で覚えるべき物はありますでしょうか?

まず、概念を改めるのはここです。
酢酸だけが特殊な挙動をするのではなくて、弱酸は全て同じなのです。
濃度 C、電離度 α、電離定数 Ka とおけば、
CH3COOH → CH3COO- + H+
 C(1-α)         cα        Cα
K=Cα・Cα/C(1-α)=Cα^...続きを読む

Q中和の問題です 具体的には駿台出版 理系の化学100選の22番の問題です 問4の指示薬を選ぶ問題で、

中和の問題です

具体的には駿台出版 理系の化学100選の22番の問題です
問4の指示薬を選ぶ問題で、アンモニアガスを硫酸に吸収させ、余った硫酸を水酸化ナトリウムで滴定する際に、滴定する溶液には(NH4)2SO4 硫酸アンモニウム が存在し、これは弱酸性であるからメチルオレンジを用いるべきと言う解答になっているのですが、
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この考え方のどこがまちがっているのでしょうか?

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No.3です。
横軸の硫酸はミスですよね?
どのあたりで緩衝能を示すか正確な値を覚えていませんが、ほぼ補足で示したような形になると思います。
①まず水酸化ナトリウムは余った硫酸と反応して
②すべて硫酸ナトリウムになり
で最初のpHジャンプが起きますが、硫酸アンモニウムのため「強酸ー強塩基」の場合のように一気に「7」を超えることができません。
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見解が異なりますので、ここは他の専門家の回答を待ってみましょうか。

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無水酢酸のところを酢酸に置き換えた場合は、右辺が酢酸ではなく水になると思います。脂肪族炭化水素とカルボン酸とのエステルでは酢酸でよかったのに、どうして芳香族炭化水素では無水酢酸を用いなければならないのでしょうか?

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メチルレッドとメチレンブルーは、それぞれ中和滴定用指示薬か酸化還元滴定用指示薬かについて、教えて下さい。

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先日、酢酸と酢酸エチルを別々の試験管にいれて、
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Aベストアンサー

> 先日、酢酸と酢酸エチルを別々の試験管にいれて、
> 各々の試験管に水を加えて、水より重いか軽いかを学校の実験でやりました。

 【酢酸は水と均一に混ざってしまう】ので,ここに書かれた方法では「酢酸が水より重いか軽いかは解らない」と思いますが・・・・

何か勘違いされていませんか?

Q中和滴定と中和点と指示薬

メチルオレンジの変色域は3.2~4.4
フェノールフタレインの変色域は8.3~10.0

強酸+弱塩基は中和するとほとんど中性で中和点は7くらい


として、この実験でメチルオレンジの変色域をつかうとすれば、
 ・ そもそも、メチルオレンジは3.2未満では赤色をしていて、4.4より上では黄色、その間では黄~赤へと徐々に変化する、ということなんですか?
 ・ 中和点は7くらいのはずなのに、変色域の上限が4.4ではどうすれば中和した、と分かるんですか? 中和滴定曲線では、変色域より上の7あたりに中和点があるので。(pHジャンプなので、黄色になった瞬間から中和点に一気にいくから、と思ったけど、細かく見れば垂直ではなく若干斜めなので違うかな、と。入れる量が0.1ミリリットルくらいなので、曲線がそもそもアバウトなので、中和点も結構アバウトなのかな、と。)
 ・ 逆にフェノールフタレインではどうなるんですか

Aベストアンサー

まあ、ご自分で結論を得られていたのに……
「pHジャンプなので、黄色になった瞬間から中和点に一気にいくから」
これが正解です。

ところで、強酸と弱塩基の中和だと、中和点は7よりは小さいですね

以下説明
中和点付近では滴下量に対するpHの変化が非常に大きいから。
中和滴定開始直後は0.1mLの滴下量でおこるpH変化は0.1も無いけれど、
中和点付近では0.1mLの滴下量でもpHは2とか3とか一気に変化することも起こりうる。
だから、pHが4.4を過ぎてるの滴下量と、pHが5や6であるときの滴下量にほとんど差がない。

中和点付近を変色域とする指示薬が中和滴定に利用できるのはそういった理由による。

フェノールフタレインだと、中和点を過ぎてしまい再びpHの変化が緩やかになってしまい、
フェノールフタレインの変色するころの滴下量と中和点での滴下量に大幅な差があるので使用できない。

Q弱酸である酢酸の水溶液がある。では酢酸と酢酸イオンとプロとんのなかで最も多いのはなにか。その理由をお

弱酸である酢酸の水溶液がある。では酢酸と酢酸イオンとプロとんのなかで最も多いのはなにか。その理由をおしえてください
また、酢酸ナトリウムのばあい何が多いのか理由もつけておしえてください

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この問題には落とし穴がある。#1の回答者様は無視してどこからか酢酸のpKaを引用したが、それが与えられない場合。「弱酸である酢酸の水溶液」だけからpKaを推測しなければならず、#1の回答者様のお答えは「正確だが題意を無視している」この問題では正確な計算は排除されている。

Q化学の問題について NaOH(分子量40.0)50gを溶かして全量1000mlとした溶液のモル濃度、

化学の問題について

NaOH(分子量40.0)50gを溶かして全量1000mlとした溶液のモル濃度、規定濃度はいくらか?

解き方を教えてくださいm(_ _)m

Aベストアンサー

こんにちは。

まず間違いがあるので指摘を。NaOH(水酸化ナトリウム)は分子を形成する物質ではないので、「分子量」と言わずに「式量」と言います。

次に、モル濃度ですが、いま質量が50 gあるので、水酸化ナトリウムの物質量は
50 g / (40.0 g/mol) = 1.25 mol
で、溶液の体積が1000 mLなので、モル濃度は
1.25 mol / 1 L = 1.25 mol/L
です。

また、規定濃度(規定度)は、水酸化ナトリウムが1価の塩基なので、モル濃度と数値が等しく、
1規定(1 N)
となります。

Q酢酸+酢酸ナトリウム+水 大学入試範囲

大学入試範囲です

「問題
酢酸の電離定数を2.0×10^-5mol/L 水のイオン積を1.0×10^-14(mol/L)^2とする。

酢酸と酢酸ナトリウムの水溶液の水素イオン濃度を求めよ。
ただし酢酸のモル濃度は0.10mol/L 酢酸ナトリウムのモル濃度は0.10mol/Lとする。」





この問題の回答では起こる反応は
酢酸ナトリウムの電離、酢酸の電離(可逆反応)、水の電離(可逆反応)
だけとして解いていたのですが

酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンは水素イオンと反応しませんか?(加水分解)

Aベストアンサー

平衡定数が与えられている問題でいつまでも電離度にこだわって解こうとしていることが混乱の原因になっています。平衡定数を使う立場であれば電離度は必要ないのです。教科書がいつまでも電離度を使った解き方をしているのはおかしいです。(計算の結果得られた値を用いて電離度を計算することはできます。それは酸がどの程度電離しているのかが知りたいという希望がある時の話です。問題を解く上で電離度という量が必要であるということではありません。余計な量を持ちこんでいるのでその量に付随する新たな疑問が生じてしまうのです。)

平衡の式に入ってくるのは平衡が成立している時の酢酸イオンCH3COO^-の濃度です。酢酸由来の酢酸イオンであるか、酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンであるかの区別はありません。
平衡の式に入ってくるということは
CH3COOH⇔CH3COO^-+H^+
の右辺にある酢酸イオンはどちらに由来するものであるかを問題にしていないということです。(問題にしようと思っても不可能です。)

平衡が成立している時の[CH3COO^-]に対して、[CH3COO^-]=[Na^+]に相当する分を酢酸ナトリウム由来、残りを酢酸由来の酢酸イオンだとしているのは量的な判断です。そうみなしているだけのことです。イオンについての粒子的な判断ではありません。

この判断をもとにして電離度の値も求めることができます。電離度は結果として分かる量です。

ところが電離度を解法の出発点においてしまうと「酢酸が電離度に従って電離する」⇒「電離で生じた酢酸イオンが酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと合わさって平衡の式に入ってくる」⇒「平衡の式を満すためには酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンが減らなくてはいけない」というような流れをイメージしてしまいます。これがあなたの疑問になっています。

問題文の数値の与え方もおかしいですね。
濃度しか与えられていませんから、混合溶液中での濃度であるとするしかありません。
混ぜたという表現にはなっていないのですから「酢酸ナトリウムの濃度が0.10mol/L」なんて言えないのです。[Na^+]=0.10mol/Lだということを「酢酸ナトリウムの濃度が0.10mol/Lだとみなしている」のです。酢酸をNaOHで中和して行った時の途中の状態であるのかもしれません。NaOHに酢酸を過剰に加えて行ったのかもしれません。その場合、「酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンが水素イオンと反応するのではないか」というような疑問は出てきませんね。

この問題で、分かっているのは
[CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/L
[Na^+]=0.10mol/L
だけです。

pHを求めるのであれば
電荷の保存の式と平衡の式を使います。
[H^+]+[Na^+]=[CH3COO^-]+[OH^-]  (1)
[CH3COO^-][H^+]/[CH3COOH]=K    (2)
[H^+][OH^-]=Ko                (3)

これは[H^+]についての3次方程式になります。
[H^+]>>[OH^-]であるとすると式(1)で[H^+]に対して[OH^-]を無視してしまうことができますから2次方程式になります。解くことができます。電離度など使う必要はありません。(pH<6であれば十分です。これで100倍以上の違いが出てきます。)

近似をさらに進めたい時でもこの式でやればいいです。
[H^+]<<[Na^+]であれば (1)から[CH3COO^-]≒[Na^+]
[CH3COOH]≒[CH3COO^-]≒[Na^+]=0.10mol/L
(2)から[H^+]≒K
(この計算が緩衝溶液での問題で出てくるものです。酢酸の1/2中和点でのpHを求めています。滴定曲線の変化がゆるくなっているところの中点です。)

「酢酸水溶液のpHは?」
「酢酸ナトリウム水溶液のpHは?」
「酢酸を水酸化ナトリウムで中和して行った時の1/2中和点でのpHは?」
 ・・・・
 ・・・・

すべて上で出てきた式で表されています。違うのは[Na^+]=cの数値だけです。

参考
[CH3COOH]+[CH3COO^-]=[Na^+]=cとすれば酢酸ナトリウム水溶液のpHを求める問題になります。その時、[H^+]<<[OH^-]が成り立つようであれば同じようにして解くことができます。pH>8という場面に相当します。少し荒くなりますが条件を[OH^-]/[H^+]>10 としてもいいでしょう。

平衡定数が与えられている問題でいつまでも電離度にこだわって解こうとしていることが混乱の原因になっています。平衡定数を使う立場であれば電離度は必要ないのです。教科書がいつまでも電離度を使った解き方をしているのはおかしいです。(計算の結果得られた値を用いて電離度を計算することはできます。それは酸がどの程度電離しているのかが知りたいという希望がある時の話です。問題を解く上で電離度という量が必要であるということではありません。余計な量を持ちこんでいるのでその量に付随する新たな疑問...続きを読む

Q中和適定 食酢

食酢の中和適定の実験をしました。その結果をまとめるのに
穴埋めの問題のように
なってるのですが
0.05M-シュウ酸溶液の力価(ファクター)
0.1M=( )g/l=( )g/100ml
0.05M ( )g/100ml
とあるのですがよく解りません。( )の中を求めるにどのような計算をすればいいのでしょうか?

Aベストアンサー

シュウ酸の分子式を考えると導き出せます。
それ以外で分からない点については、学校で使っている教科書をよく読んで理解すれば分かる基礎的な問題になっています。
ここで式を提示しても理解には繋がらないと思われますので、ぜひ自分で導き出してください。


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