水酸化ナトリウム溶液を炭酸ガスで中和しています。中和が進むと溶液中に白い沈殿物が見られるようになりました。炭酸塩・炭酸水素塩だと思いますが、その反応式が分からないので、教えて下さい。
 
 また過剰にガスを反応させた場合、反応式の変化があれば教えて下さい。
  

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A 回答 (5件)

rei00 です。



 「化学辞典」(東京化学同人)を見ましたが,taka113 さんの回答で合っているようですね。

 以下言い訳めいたものになりますが,taka113 さんの回答を拝見して次の様に考えたのですが,これはどうなんでしょうか? taka113 さん,あるいは他の回答者の方,いかがでしょうか?

【私の考え】
 最初は NaOH が過剰だから,次の反応が速やかに起り,沈殿が生じない(飽和する前に反応してしまう)。

  NaOH + CO2 → NaHCO3
  NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

 Total では taka113 さんの反応式になり,
  2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

 炭酸ガスが過剰になると,つまり中和が終わっても炭酸ガスを反応させると,次の反応が起って炭酸水素ナトリウムが飽和して沈殿する。

  CO2 + H2O → H2CO3
  H2CO3 + Na2CO3 → 2NaHCO3↓

 Total すると taka113 さんの反応式になり,
  Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3↓
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この回答へのお礼

いくつもの回答ありがとうございました。1つの質問で、いろいろな知識を学ぶことが出来ました。 

お礼日時:2002/02/22 11:28

rei00 です。



 84yayo84 さんはここまで期待されてないのかも判りませんが,『過剰にガスを反応させた場合、反応式の変化があれば教えて下さい』とありますので,loveobo さんの回答も『脱線』ではないと思いますが・・・。と言う事で,loveobo さんの回答にお返事させて下さい。

> 水溶液中の中和反応を速度論的に考えるより、
> 炭酸塩の解離平衡
>   [H+] [CO3--] / [HCO3-] = 4.68E-11 mol/L (1)
>   [H+] [HCO3-] / [H2CO3] = 4.47E-17 mol/L (2)
> を考えてみたらいかがでしょう?

 この様にお書きと言う事は,私が考えた反応式(反応経過)自身はお認めいただけた訳ですね。この経過自身にも若干不安があったものですから。

 で,平衡ですか・・・。なるほど,こう言った考え方もあるんですね。勉強になりました。私も一応平衡は考えたんですが,先の反応の平衡ばかり考えて,どうにも説明が付かなくなりました。その結果が,『飽和する前に反応してしまう』の言葉(苦しい言い訳)になりました。

 ただ,一点よろしければ教えていただきたいのですが・・・。水酸化ナトリウム溶液で酸の平衡を考えるのは自然な事でしょうか? それとも,説明のための考え方でしょうか? 普段,塩基条件の反応に「H+」を関与させる学生に注意しているものですから,気になりまして。

 どちらにしても,私の盲点でしたので勉強になりました。どうもありがとうございました。

 あ,今回の内容には特に経験ありませんので,「一般人,自信なし」にしておきます。
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この回答へのお礼

スイマセン。rei00さんが、この中で疑問を投げかけていたのに、
締め切ってしまいました。後から気がついたもので・・・
 

お礼日時:2002/02/22 11:47

84yayo84さん、rei00さん#3に関連して脱線をご容赦ください。



>次の反応が速やかに起り,沈殿が生じない(飽和する前に反応してしまう)//
水溶液中の中和反応を速度論的に考えるより、炭酸塩の解離平衡
[H+] [CO3--] / [HCO3-] = 4.68E-11 mol/L (1)
[H+] [HCO3-] / [H2CO3] = 4.47E-17 mol/L (2)
を考えてみたらいかがでしょう?

気液平衡や体積変化を無視、C mol/LのNaOH水溶液1 L に吹込んだ X molの
CO2が、H2CO3、HCO3-、CO3--のいずれかで存在すると仮定すると、
[CO3--] + [HCO3-] + [H2CO3] = X (3)
電荷のバランスから
[H+] + [Na+] = [H+] + C = [OH-] + 2 [CO3--] + [HCO3-] (4)
水の解離平衡から
[H+] [OH-] = 1.0E-14 (5)

数学の苦手な私は、未知パラメータをXの関数に整理するのをあきらめ、
(1) (4) (5) から [CO3--] を一定値 C と [H+] で記述し、EXCELで [H+] を
刻んで対応する [CO3--] を求め、芋づる式に [HCO3-] や X を求めると
反応初期で [CO3--]:[HCO3-]:[H2CO3] ≒ 100:0:0
X = 0.5 Cで [CO3--]:[HCO3-]:[H2CO3] ≒ 98:2:0
X = 1.0 Cで [CO3--]:[HCO3-]:[H2CO3] ≒ 1:98:1

NaHCO3の沈澱について、やや乱暴ですが、[HCO3-] にNaHCO3の式量を
乗じた値とNaHCO3の飽和溶解度を比較してみましたら、
C = 1.0 mol/Lのとき、X = C
C = 2.0 mol/Lのとき、X = 約 0.75 C
C = 5.0 mol/Lのとき、X = 約 0.6 C  ほどで NaHCO3 が沈澱しそうです。

この手のシミュレーションは「経験者」、実験的に検証していないので「自信なし」
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水酸化ナトリウムに炭酸ガスを反応させるとまず水溶性の炭酸ナトリウム(Na2CO3)が発生し、過剰に反応させると水に難溶な炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)が沈殿します



沈殿を生じない反応
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

沈殿を生じる反応
Na2CO3 + CO2 + H2O →  2NaHCO3

となります。
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 水酸化ナトリウム(NaOH)と炭酸ガス(CO2)で,直ぐに思い付く反応。



  NaOH + CO2 → NaHCO3
  NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

 実際に両反応が起っているのかどうかは分かりませんが,反応式としてはこれで良いと思います。
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初歩的な質問で申し訳ありませんが、よろしくお願いします。

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計算自体は良いかと思います。

ということで気付いたことを2つほど。

・解答の記述方法にも気を配りましょう

記述式の解答を書く場合、読んでもらう人がいるということを忘れないで下さい。
たとえばはじめの方で書いていなかった水溶液の体積(1L)もそうですが、
質問者様にとっては記述の必要のないくらい当たり前のこと
と思っても、読んでいる人からすると飛躍している印象があるところがあります。
また、読んでもらうような代物でないとしても、あまりにも省略すると
自分で記述していて自分で勘違いすることもあります。

例えば、
> 水酸化ナトリウムは40g/molなので、4gだと0.1mol。  …1
> mol濃度は0.1/1で0.1。 …2
> pOH=log(1/mol濃度)で1  …3
> pH=14-pOHで13.0  …4

2行目で計算しているのは何のモル濃度でしょうか?また単位は何ですか?
3行目でpOHを計算しているところを見ると、2行目ではOH-のモル濃度を
計算しているようですが、そうすると、一つ重要なことを書き忘れています。
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ということです。
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と思ってしまいました。実際にはモル濃度の逆数のことを意味しているのでしょうけれど、
式の中に言葉があるのは不自然です。そしてこれについては(1/x)として
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C7H15-C00NaとNaOHを混合するとC7H16とNaO-CO-ONaが生じるとあるのですが、どうしてこのような反応が起こるのでしょうか?

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たとえば、有名なEatonのキュバン合成など。
http://www.geocities.jp/junk2515/omosiro/omosi_20.htm
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Q炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムと硫酸マグネシウムの反応について

初めて質問させて頂きます。

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「炭酸水素ナトリウムを水に溶かしたものと、炭酸ナトリウムを水に溶かしたもののそれぞれについて硫酸マグネシウム水溶液を加え、沈殿が生じない場合は加熱を行う」という操作を行ったのですが、私の実験では溶かす量が少なかったのか、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムともに何も変化が起こりませんでした。

NaHCO3とNa2CO3についてMgSO4を加えると、それぞれどのような反応が起こり、何が沈殿するのでしょうか?また、沈殿が生じなかった場合になぜ加熱を行うのでしょうか?

似た質問が過去にもあった様なのですが、そちらでは答えが出されていなかったので質問させて頂きました。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

まず、炭酸水素ナトリウムについては、

 1) MgSO4 + NaHCO3 → MgCO3↓ + NaHSO4
 2) MgSO4 + 2NaHCO3 → MgCO3↓ + Na2SO4 + H2O + CO2↑

という2つの式が書けます。
但し、NaHSO4が生じると液性は酸性になるため、未反応のまま溶けているNaHCO3の分解(NaHCO3+NaHSO4→Na2SO4+H2O+CO2↑)が起きますので、実質的には「2)」に集約されます。
沈澱が生じなかった場合の加熱は、CO2の気化を促すことで、この反応を進みやすくするためでしょう。
(また、マグネシウム塩は温度が上がると溶解度が下がるものが多いことから、沈澱を促進する効果もあると思います)

次に炭酸ナトリウムの場合ですが、この溶液は塩の加水分解によってアルカリ性(恐らくpH10以上)になっているため、

 1) MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3↓ + Na2SO4
 2) MgSO4 + Na2CO3 + H2O → Mg(OH)2↓ + Na2SO4 + CO2↑

といった反応が考えられます。
つまり、この場合は炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムが混ざった沈澱が生じている可能性があるということです。
(すみませんが、どちらが主となるかは私にはわかりません)

まず、炭酸水素ナトリウムについては、

 1) MgSO4 + NaHCO3 → MgCO3↓ + NaHSO4
 2) MgSO4 + 2NaHCO3 → MgCO3↓ + Na2SO4 + H2O + CO2↑

という2つの式が書けます。
但し、NaHSO4が生じると液性は酸性になるため、未反応のまま溶けているNaHCO3の分解(NaHCO3+NaHSO4→Na2SO4+H2O+CO2↑)が起きますので、実質的には「2)」に集約されます。
沈澱が生じなかった場合の加熱は、CO2の気化を促すことで、この反応を進みやすくするためでしょう。
(また、マグネシウム塩は温度が上がると溶解度が下がるものが多い...続きを読む

Q水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)の濃度計算について

水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)についての質問です。

99%、フレーク状の水酸化ナトリウムを使用して、48%の濃度の
水酸化ナトリウム水溶液を10リットル作りたいのですが、
比重などが関係して、計算方法が解りません…

確か48%の水酸化ナトリウム水溶液の比重は1.5g/cm3で
99%の方の比重は、2.13g/cm3だったと思うのですが
どなたか、分かりやすく計算方法を教えていただけないでしょうか?

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

まず、この手の問題を考える時は、単に「%」ではなく、何の%なのかをきちんと確かめるようにして下さい。
以下、%は、質量%のこととして説明します。
そうでないなら、説明が全く変わります。

48質量%の水酸化ナトリウム水溶液の比重が1.5g/cm3なので、10リットルであれば15kg。
その水溶液に含まれる水酸化ナトリウムは、7.2kgです。(15×0.48=7.2)

一方、フレーク状の水酸化ナトリウムの濃度が99質量%ということは、フレーク状の水酸化ナトリウム7.27kgを用意すれば、その中に含まれる水酸化ナトリウムが7.2kgになります。(7.27×0.99≒7.2)

フレーク状の水酸化ナトリウム7.27kgを用意し、そこに水を7.73kg加えれば、水溶液全体の重さが15kgでその中に含まれる水酸化ナトリウムが7.2kgになります。
つまり、48質量%の水酸化ナトリウム水溶液が10リットルになります。

Q炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの定性反応

炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの定性反応を見る実験をしました。
結果を見て理論を考えると疑問が出たので質問させていただきます。

※試験管にNaHCO3とNa2CO3を1cmくらいそれぞれ入れて5cmくらい水を入れた。それぞれ溶けている。なお、実験は一気に続けてやっている。結果が間違っている可能性がある。

・水溶液のpH
●それぞれにPP溶液を1~2滴ずつ加えて呈色の違いをみる。
(結果)NaHCO3→濃ピンク、Na2CO3→薄ピンク
●NaHCO3溶液を加熱するとどうなったか?
(結果)濃ピンクになった
(疑問)固体で加熱したときの反応と同じく、
2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O
でよいのか?Na2CO3が出来たなら濃ピンクになったという結果はわかる。

・酸との反応
●希塩酸を入れると共にCO2を発生するが、その違いは?
(結果)見た目は両方ともぶくぶくと泡立ったが、若干NaHCO3のほうが泡立ち方が激しかったような気がする。
(疑問)もし先ほどの加熱でNaHCO3がNa2CO3になったのならば、同じ泡立ち方になってるのでは?

・硫酸マグネシウムとの反応
●硫酸マグネシウム溶液を滴下するとどうなるか?
(結果)NaHCO3→白濁がかる、Na2CO3→白濁がかる
(疑問)他の人の実験結果ではNaHCO3は変化がなかった。失敗してしまったのか?でももし先ほどの加熱でNaHCO3がNa2CO3になったのならば、同じ結果になってよいのでは?
また、その場合の反応式が
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4
でよいのか?白濁の原因はどちらになるのか?
あと、何故硫酸マグネシウム溶液を使ったのか?
●炭酸水素ナトリウム溶液を煮沸するとどうなるか?
(結果)白色沈殿
(疑問)なにが沈殿したのかわからない。(沈殿と先ほどの白濁は関りがあるのか?)
煮沸することによってどういった反応になったのかわからない。

学校が休みなので専門書を見ることができずに困っています。(>_<;)

炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの定性反応を見る実験をしました。
結果を見て理論を考えると疑問が出たので質問させていただきます。

※試験管にNaHCO3とNa2CO3を1cmくらいそれぞれ入れて5cmくらい水を入れた。それぞれ溶けている。なお、実験は一気に続けてやっている。結果が間違っている可能性がある。

・水溶液のpH
●それぞれにPP溶液を1~2滴ずつ加えて呈色の違いをみる。
(結果)NaHCO3→濃ピンク、Na2CO3→薄ピンク
●NaHCO3溶液を加熱するとどうなったか?
(結果)濃ピンクにな...続きを読む

Aベストアンサー

Na2CO3の方は加熱しないのですね?

・水溶液のpH
色の濃さが逆ではありませんか?

●NaHCO3溶液を加熱するとどうなったか?
水溶液なので、
(HCO3)- + H2O ⇔ H2CO3 + OH- (⇔の記号は正しくないので注意。)
H2CO3 → H2O + CO2↑
ただし、相当長い時間加熱しないと反応は終わらないと思います。

・酸との反応
NaHCO3の方は上の反応によって、(HCO3)-が減少し、OH-が増えているので、CO2発生量は少ないと思います。

・硫酸マグネシウムとの反応
Mg2+ は OH- でも (CO3)2- でも沈殿が生じます。
したがって、上で十分に加熱したか、酸をどの程度加えたかで結果が違ってくると思います。酸を十分に加えれば、両方とも沈殿が生じないと思います。

●炭酸水素ナトリウム溶液を煮沸するとどうなるか?
わかりません。溶液を濃縮したことにより、NaHCO3(比較的水に溶けにくい)が沈殿したのかもしれません(最初の加熱実験と矛盾してしまいますが)。

Q水酸化ナトリウムについて

水酸化ナトリウムを使い、食酢内の酢酸の濃度を滴定法で調べる実験をしました。しかしその前にシュウ酸を用いて、水酸化ナトリウムで滴定を行いました。なぜ、シュウ酸と水酸化ナトリウムで滴定する必要があるのですか?教えてください。

Aベストアンサー

水酸化ナトリウムに潮解性があるのはご存知ですよね。では正確に水酸化ナトリウムの重量が測れるでしょうか?それで正確な濃度の液が作れますか?
それに空気中には二酸化炭素が存在しています。しばらく空気中にさらした二酸化炭素はどうなりますか?

それが答えです

Q水酸化ナトリウム溶液から出るガス(?)

ビーカーに入れた水道水に、水酸化ナトリウムを入れて水酸化ナトリウム溶液を作ります。
濃度はいくらでもいいですが、濃いものを想定してください。
次にガラス棒などで混ぜて水酸化ナトリウムを溶かすんですが、
そのときにビーカーの近くに顔を近づけると、
何かの無色無臭のガス(?)が発生しているようで、突然呼吸ができなくなります。
そんな体験ありませんか?
私はあります。

次亜塩素酸とか塩素とかなのかも知れませんが、実際のところはよくわかりません。
同じような体験をした方、またはお分かりになる方、
このときに出ているガス(?)は何なのでしょうか?

Aベストアンサー

No.3の方の回答にもある通り、水酸化ナトリウム水溶液のミストだと思います。

私も経験がありますが、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの濃水溶液を
つくると、液がわずかに白濁するのが見られると思います。
これは、水に溶けていた気体が、アルカリ金属イオンや水酸化物イオンに
よって溶けていられなくなるために生じた気泡です。
この泡が液面で弾ける際に、水溶液のミストを発生させています。
(ゴーグルを装着した上で、ビーカーの側面から液面を見ると、飛んでいる
 様子が見られるはずです;観察を終えたら、すぐ顔を洗って下さい)


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