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<実験1> ミョウバンの合成
アルミニウム箔0,4gを上皿天秤ではかり、小片に切っておく。次に水酸化カリウム1,6gを時計皿上に同様にはかりとり、100mLのビーカーに移して、15mLの純粋に溶かす。この溶液中に約半量のアルミニウム箔小片を投入し、時計皿を下にして ふたをする。アルミニウムはガスを激しく発生しながら溶解する。ガスの発生が弱まったら、残りのアルミニウムを全量加えて溶解させる。沈殿物をろ過により取り除く。
濃硫酸3mLを10mLの純粋で希釈した液を別に用意し、これを濾液中にかき混ぜながら徐々に加え、中和する。 このとき水酸化アルミニウムが白い沈澱となって析出する。これに硫酸の残りの全量を加えて、白色沈殿を溶解させる。さらに濃硫酸3滴を加え、加熱して、水酸化アルミニウムを完全に溶解させる。
溶液を、突沸させないように静かに加熱し、15~20mLになるまで濃縮する。これを氷却すると、ミョウバンが析出してくる。十分に析出させてから、吸引濾過し、少量のアルコールで洗浄し、水分を除いたあと、粗製ミョウバンとして秤量する。

<実験2>ミョウバンの精製
約10mLno純粋に、濃硫酸1~2滴を加え、実験1で得られた粗製ミョウバンを、加熱溶解する。これを冷却すると、精製されたミョウバンの結晶が得られる。吸引ろ過して得られた精製ミョウバンを秤量する。
オーブンで結晶水を飛ばし、焼きミョウバンを作り秤量する。

【問2】この実験でKOHが1,6gを中和し、Al(OH)₃を得るのに必要なH₂SOのモル数およびグラム数を求めよ。
また、これは濃H₂SO₄何mLに相当するか。ただし濃H₂SO₄の比重は1,84で、H₂SO₄の含有量は、 95,6パーセントである。
【問3】 中和により生成するAl(OH)₃をすべてAl(OH)₃に変えるために必要なH₂SO₄のモルおよびグラム数を求めよ。
  またこれは濃H₂SO₄何mLni相当するか。
【問4】実験1で得られる粗製ミョウバンの理論収量は何グラムか。
【問5】80℃の無水ミョウバンの飽和溶液100gを20℃まで冷却したとき、何gの
    ミョウバンの結晶が析出するか。
【問6】ミョウバンを純水に溶解すると、溶液は酸性・アルカリ性・中性のいずれを示すか。またその理由を考察せよ。
【問7】粗製ミョウバンの収量と精製ミョウバンの収量はいくらであったか。
【問8】実験2において濃H₂SO₄1~2滴を加えるのはなぜか。

全然わかりません。だれか心優しい方、教えてください。

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A 回答 (1件)

文字がめちゃくちゃに化けてます。


たぶん1988-1987さんのご使用環境では普通に表示されているのでしょうが、濃H2SO4と書いてあるはずのところが、「濃H₂SO₄」と表示されています。おそらくだいたいのところでそう表示されているかと。(便宜上全角で書いていますが、&から;までは半角です)。(下付数字はそのまま書けばよいのですよ。)
自分のパソコンで表示できるからと行って相手のところでも表示できるとは限りませんのでご注意ください。

さて、本題に

問2
アルミニウム 0.4 g とKOH 1.6 g からは何 mol のテトラヒドロキソアルミン酸カリウムができていますか?
今度はそのテトラヒドロキソアルミン酸カリウムに酸を加えて水酸化アルミを沈殿させます。この反応ではテトラヒドロキソアルミン酸カリウムは一価の塩基として振る舞っていると考えられます。ここから必要な硫酸の物質量が求まります(モル数なんて言葉は使わないように。長さのことをメートル数なんて言いますか?)。物質量が何molか分かってしまえば分子量を掛けてやれば質量になりますね。

問3
なにやら問題がおかしい気がしますね。写し間違いですよ。
問2で必要な硫酸(純粋なもの)が何グラム必要か分かったところで、それは95.6%濃硫酸を何グラム用意すれば、純粋な硫酸が必要分だけ取れるのでしょうか。濃硫酸が何グラムいるか分かれば、あとは密度より体積に直してやります。

問4
硫酸は必要量を加えるので不足することはありません。
できあがりのミョウバンの量を決めるのはアルミかKOHですね。
問2でアルミとKOHが何molずつあるかを求めましたから、それらから作ることのできるミョウバンの物質量を求め、少ない方が理論収量です。
なぜ少ない方かも当然分かりますよね。

問5
溶解度曲線(もしくは一覧表)より求めましょう

問6
塩の水溶液の性質

問7
精製ミョウバンの質量は自分で実験して計りなさい。
そのつど違うはずです。机上で求まるようなもんじゃありません。

問8
実験の考察ですからご自分でお考えください。

実験レポートは自分でやりましょう。他人にやってもらおうなどという浅ましい考えは捨てるべきです。あなたは「心優しい」を勘違いされています。答えを教えてもらっても、それは一切あなたのためになりません。
内容からして大学の学生実験のようですが、問の答えはすべて高校程度の知識で解ける問題です。それも非常に基本的なことばかりですね。
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Qミョウバンの合成について

家庭用アルミホイルからカリウムアルミニウムミョウバンを合成する実験で、その過程を化学式と言葉で詳しく説明するよう指示があり調べているのですが、化学式は
(1) 2Al+2NaOH+2H2O→2AlNaO2+3H2↑
(2) 2AlNaO2+H2SO4+2H2O→2Al(OH)3↓+Na2SO4
(3) 2Al(OH)3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6H2O
(4) Al2(SO4)3+K2SO4+24H2O→2[KAl(SO4)2・12H2O]
以上を合わせて
2Al+2NaOH+4H2SO4+K2SO4→2[KAl(SO4)2・12H2O]+Na2SO4+3H2
分かりにくいかな…全角数字が係数です。ここまで分かったのですが、これを言葉で説明ってどのようにしたらいいのでしょうか?

Aベストアンサー

1.アルミニウム箔を水酸化ナトリウム溶液に溶かすと水素を発生しアルミン酸ナトリウムを与える。
2.アルミン酸ナトリウム溶液に硫酸を加え、pHを調節するとると水酸化アルミニウムが沈殿する。この際加え過ぎるとアルミン酸はアルミニウムイオンになってしまう。
生じた水酸化アルミニウムを濾別し良く洗いナトリウムイオンを除く。
3.水酸化アルミニウムを当量の硫酸に溶解し硫酸アルミニウムイオン溶液を調製する。
4.これにアルミニウムの2倍モル数の硫酸カリウムを加えた後、水から再結晶するとカリウムアルミニウムミョウバンが12水和物として得られる。

注意)
最後のまとめの式で左辺に水が足りません。
さらに詳細には反応をどのpHで止めるかを示さなければなりません。
2.では乾燥して水酸化アルミを取り出せればその方が当量計算が簡単。そうすれば3.で加える硫酸の量、4.で加える硫酸カリウム量も予め計算出来、ミョウバンに硫酸カリが混入することを防げます。

Q粗製ミョウバンの精製について

化学実験を学校で行った時、<アルミ箔+水酸化カリウム+硫酸など>の合成により粗製ミョウバンを得た後、
粗製ミョウバン+水+2・3滴の濃硫酸を入れ、冷却することにより、精製を行ったのですが、

その精製時に'不純物'として取り除かれるものは、何が考えられますか?

Aベストアンサー

上記内容では、配合比率,実験条件等が分からないので、十分な回答になるか分かりませんが、おそらく始めの合成時にミョウバンと硫酸アルミニウム,硫酸カリウム(それぞれ単塩)の混合物が得られているはずです。この段階が、粗製品になります。
次の工程で、水と濃硫酸を混ぜてイオンの反応を均一化させた状態で冷却化させることで、ミョウバン塩として再結晶化させていると思われます。
なお、純粋な試薬とアルミニウムであれば不純物は少ないと考えられますが、アルミ缶などではマグネシウム等が混合していることがあります。アルミ箔ではマグネシウム混合は少ないですが、製造工程でアルミインゴットを加圧延伸するため、表面に様々な不純物や酸化物が付着していると見られます。

Qなぜ、ミョウバンの成長をさせる時に硫酸を加えるのか。

実験で硫酸アルミニウムと硫酸カリウムから作ったミョウバンを使って、ミョウバンの成長の実験をしました。

ミョウバン飽和溶液(ミョウバン30gを240gの水に溶かしました)を作り、それを一週間放置する、という実験だったんですが、
その際、放置する前ににミョウバン飽和溶液に conc.H2SO4 を数滴加えたんですが、
なぜ加えるのでしょうか?

分からなくて困っています。分かる方いらしたら、ぜひ教えてください。

Aベストアンサー

硫酸カリウムアルミニウム(いわゆるミョウバン)は、硫酸と水酸化カリウムと水酸化アルミニウム
の塩(より正確には複塩)に当たります。

このうち、水酸化アルミニウムは弱塩基のため、いわゆる「塩の加水分解」を起こす可能性が
考えられます。

 Al^3+ + 3 H2O ←→ Al(OH)3 + 3 H^+ (平衡;可逆反応)


今回行われた実験の目的は、ミョウバンのきれいな結晶を得ることだと思いますが、飽和溶液
という高濃度で1週間放置となると、結晶の成長中に、上記反応で生じる水酸化アルミニウム
が取り込まれ、きれいな結晶にならなくなる可能性が生じます。
(正確には、明確な水酸化アルミニウムとしてではなく、結晶内のアルミニウムの比率の増加
 ということになると思います)

このとき、予め少量の硫酸を添加しておけば、上記の平衡を左に傾けることが出来るため、
本来のミョウバンの結晶が得られる、ということだと思います。
(なお、硫酸の量が過剰になると、ミョウバンそのものの溶解度自体が低下し(→これも平衡)、
 再結晶がうまくいかなくなると思いますのでご注意下さい)

硫酸カリウムアルミニウム(いわゆるミョウバン)は、硫酸と水酸化カリウムと水酸化アルミニウム
の塩(より正確には複塩)に当たります。

このうち、水酸化アルミニウムは弱塩基のため、いわゆる「塩の加水分解」を起こす可能性が
考えられます。

 Al^3+ + 3 H2O ←→ Al(OH)3 + 3 H^+ (平衡;可逆反応)


今回行われた実験の目的は、ミョウバンのきれいな結晶を得ることだと思いますが、飽和溶液
という高濃度で1週間放置となると、結晶の成長中に、上記反応で生じる水酸化アルミニウム
が取...続きを読む

Q硫酸鉄(II)七水和物について

鉄粉を加熱しながら希硫酸に溶かし、硫酸鉄(II)七水和物を合成したのですが、なぜ硫酸鉄に7個も水分子がくっつくのでしょうか?鉄(II)イオンは配位数が6なので、6個の水分子が配位し、硫酸イオンに1個の水分子が水素結合するので、七水和物となるのはわかるんですが、なぜ水和物とならなけらばならないのかがわかりません。
また、反応式はFe+H2SO4+7H20→FeSO4・7H2Oでいいのでしょうか?
どうかご助言おねがいしますm(_ _)m

Aベストアンサー

結晶水(水和水)は、結晶の隙間をうまく埋めるように、(主に)静電気的に安定なように結晶が出来る際に入り込むものです。
なぜ入り込むかというと、その方がエネルギーが低くなって、安定化するからです。

「なぜ水和物とならなけらばならないのか」の回答は
「その方が安定だから」としか言えません。

現在ではコンピュータを用いた計算で、ある程度どのような結晶構造になるか予測できるようになりつつありますが、それでも簡単には求められません。

Q硫酸鉄(II)七水和物から硫酸鉄(III)水溶液を製造するにあたって

はじめに硫酸鉄(II)七水和物10gに硫酸と硝酸を加えて鉄(II)が存在しなくなるまで加熱するのですが、
この時の反応式は
6(FeSO4・7H2O) + 3H2SO4 + 2HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 46H2O + 2NO↑
ですよね?
計算すると硫酸鉄(II)七水和物が0.036[mol]なので硫酸は0.018[mol]、硝酸は0.012[mol]必要になるのですが、実験では硝酸を過剰に入れました。(0.018[mol])

何故硝酸を過剰に入れる必要があるのか分かる人、教えてくれたら嬉しい限りです(((o_ _)o

Aベストアンサー

確かに、No.1 の回答のように、効率を考え過剰に入れる場合があります。
しかし、この場合は、反応式そのものに注意が必要です。

水和物の水が邪魔ですが。
6(FeSO4・7H2O) + 3H2SO4 + 2HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 46H2O + 2NO↑
6(FeSO4・7H2O) + 3H2SO4 + 6HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 48H2O + 6NO2↑

硝酸は、相手を酸化する場合、一酸化窒素ができて効率よく使えるとは限りません。
二酸化窒素で抜けてしまう時があります。特に、相手が手ごわい場合はそうです。
一部下の反応式になりますから、上の反応より、硝酸は多く必要です。

高校レベルでも 銅が硝酸にとける式などがでてきます。
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO)3 + 4H2O + 2NO↑
 Cu + 4HNO3 → Cu(NO)3 + 2H2O + 2NO2↑
硝酸が濃い場合、下の反応が多く進み、とけるのが速くなります。

Q再結晶化を繰り返すとなぜ純度が上がるのか

以前質問したところ曖昧だとご指摘いただいたのでまた、書かせてもらいます。アセトアニリドを作ったのですが、純粋な結晶を得るために粗結晶に水を加え加熱して溶解させ、熱いうちに濾過させました。その操作を繰り返しましたが、何故そうする事によって純度が上がるのか疑問を持つのです。

Aベストアンサー

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

【目的化合物と不純物との間に溶解度の差がある場合】

 今例として再結晶に使用する溶媒に目的化合物は10gしか溶けず,不純物は50g溶けるとします。そして,両者80gづつの混合物を再結晶するとします。

 1回目の再結晶で,目的化合物は80g中の10gが溶け,残りの70gが結晶になります。一方,不純物は80g中の50gが溶け,30gが結晶になります。

 2回目では,目的化合物は70g中10gが溶けて60gが結晶になります。不純物は30gしかありませんから,全部溶けてしまい結晶にはなりません。つまり,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

【目的化合物と不純物の量が異なる場合】

 簡単のため,目的化合物と不純物ともに20g溶けるとします。今,目的化合物70gと不純物30gの混合物を再結晶した場合を考えます。

 1回目の再結晶で目的化合物と不純物それぞれ20gが溶け,結晶になるのは目的化合物50gと不純物10gです。

 2回目の再結晶では,目的化合物は20gが溶けて30gが結晶になります。一方,不純物は10gすべてが溶けて結晶にはなりません。結果,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

 かなり簡単に,また極端な例で示しましたが,基本的にはこの両者が元になって再結晶で化合物の精製ができます。

 次に,「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込む場合」ですが,この場合,どの程度不純物が混ざり込むかは不純物の濃度に依存すると考えられます。濃度が高い程,混ざり込み易いのは分かると思います。

 上記の様に,再結晶を繰り返すと不純物の濃度は低下しますので,目的化合物の結晶に混ざり込む可能性も低下していきます。結果,再結晶を繰り返すと,目的化合物の純度が上がっていきます。

 いかがでしょうか。

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

【目的化合物と不純物との間に溶解度の差がある場合】

 今例として再結晶に使用する溶媒に目的化合物は10gしか溶けず,...続きを読む

Qミョウバンの結晶構造

カリウムアルミニウムミョウバンの結晶構造について調べているのですが、この結晶が[K(OH)6]+、[Al(OH)6]3+、2(SO4)2-からなる立法晶系であるということまでしか分かりませんでした。コットン・ウィルキンソンの無機化学によると、ミョウバンの結晶は一価の陽イオンの大きさによって構造が微妙に異なるらしいのです。格子定数や単位胞の中の状態など、もっと詳しく知りたいので参考になるURLなど教えて下さい。

Aベストアンサー

国研系でいくつかフリーの結晶構造のデータベースがあったと思います。利用登録などを済ませると,結晶構造のファイル(cif ファイル)がダウンロードできると思いますので,それをフリーの結晶構造描画ソフト(ORTEP3 など)で表示させると良いでしょう。

あ,もし yasude さんが大学生なら,まずは結晶点群の空間群の勉強をし,図書館で適当な無機化合物のハンドブックを探す位の努力はしてもいいと思います。

Qミョウバン (硫酸アルミニウムカリウム)は酸性?

硫酸アルミニウムカリウムAlK(SO4)2 通称カリウムミョウバンは水に溶かすと弱酸性になっているのはなぜですか、電離したときどのように水素イオンを放出しているのでしょうか?
  SO4=Al-SO4-K

Aベストアンサー

●AlK(SO4)2=2AlK(SO4)2=K2SO4・Al2(SO4)3
 K2SO4・Al2(SO4)3の複塩と考えて,この加水分解反応を考える

 K2SO4→2KOH  + H2SO4
 ;強塩基+強酸で液性は中性

 Al2(SO4)3→2Al(OH)3 + H2SO4
 ;『中程度の塩基』+強酸で液性は弱酸

 確かに両性物質なので、アルミン酸の生成を考える場合も有るが、強酸である硫酸が相手のときは、不適切。(相手がアルカリなら良いが。)

● 中程度の塩基と判断したのは、イオン化傾向から・・・
 K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>・・・・

 水酸化アルミニウムは水に難溶性で、両性水酸化物であるために、塩基としての強さについてはあまり記述が見られないが、酸性条件下ではかなり水に良く溶ける。( Al(OH)3→Al^(3+)+3OH^(-) として働くことを意味する。)

 次の二つの理由から、Al2(SO4)3は弱酸性と考えてよいだろう。

1)Mg(OH)2は中程度の塩基として分類される。(フェノールフタレインで薄く赤に呈色する。)Mg(OH)2に比べればかなり弱いだろうがAl(OH)3もこれに近いと考えられる。

2)ZnSO4、FeSO4等の塩類を考えても液性が『強酸性』のものは無い。

※特に2)との比較が有効だと思う。
 

●AlK(SO4)2=2AlK(SO4)2=K2SO4・Al2(SO4)3
 K2SO4・Al2(SO4)3の複塩と考えて,この加水分解反応を考える

 K2SO4→2KOH  + H2SO4
 ;強塩基+強酸で液性は中性

 Al2(SO4)3→2Al(OH)3 + H2SO4
 ;『中程度の塩基』+強酸で液性は弱酸

 確かに両性物質なので、アルミン酸の生成を考える場合も有るが、強酸である硫酸が相手のときは、不適切。(相手がアルカリなら良いが。)

● 中程度の塩基と判断したのは、イオン化傾向から・・・
 K>Ca>Na>Mg>Al>Z...続きを読む

Qミョウバンの合成についてです。

ミョウバンの合成についてです。
1.アルミニウムはくを正確に0.6g秤量し、小片にちぎって、6M NaOH水溶液の入ったビーカーに少しずつ加える。(最初は反応がなかなか始まらないが、その後は入れると直ぐに反応する)
2.20分間沸騰しない程度に加熱し、熱水で2倍に薄め、ろ過し、ろ液に水を加え90mlになるまで希釈し、万能試験紙でpHを調べながら、1M H2SO4を滴下して加える。液が全体的に白く濁り、酸性になったらやめる。
3.生成した沈殿をブフナーロート、吸引瓶を使って吸引ろ過する。その後熱水で2回洗浄する。その沈殿を、100mlビーカーに移し、4.5M H2SO4を少量ずつ(~1ml)徐々に加えて、沈殿を溶かす。加えるH2SO4の合計量は約10mlぐらいまで。沈殿が溶けたら加えるのをやめる。
4.50mlビーカーにK2SO4を1.8gをとり、熱水約15mlを加えて溶かす。それを3.のビーカーに加え、加熱濃縮して液量を半分にする。

上の1~4の操作での反応式を示したいんですがわかる方お願いします。

Aベストアンサー

(1) 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]+ 3H2
(2)2Na[Al(OH)4]+H2SO4 → 2Al(OH)3+2H2O+Na2SO4
(3)2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
(4) Al2(SO4)3 + 2K2SO4 → 2AlK(SO4)2

と思うのですが...

Q吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
一般的には単位はつけていないように思われるのですが。。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物理的には、No.1さんも書かれているように吸光度も透過度も基本的に同じ単位系の物理量どうしの「比」なので「無単位」です。しかし、無名数では他の物理量、特に透過度と区別が付かないので、透過度は"透過率"として「%」を付けて表し、"吸光度"は「Abs(アブス)」を付けて呼ぶのが業界(分析機器工業会?)のならわしです。


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