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炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとの混合物がある。この2成分の含有量を決定するために次の滴定を行った。炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとの混合物を蒸留水に溶かし1lの試料溶液とした。試料溶液20.0mlをとり、0.1mol/lの塩酸で滴定した。
(1)まずフェノールフタレインを指示薬として用い、中和点まで塩酸を加えると15.0mlを要した。(2)これにメチルオレンジを指示薬として,同じ塩酸で滴定を続けると2.5mlを加えたところで中和点となった。
<1>(1)の滴定実験で起こった反応を化学反応式で記せ。
<2>(2)の滴定実験で起こった反応を化学反応式で記せ。
<3>炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとは1lの試料溶液中にそれぞれ何gふくまれていたか。

答えは
<1>
NaOH+HCl→NaCl+H2O
Na2CO3+HCl→NaHCO3+NaCl
<2>
NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2
<3>
炭酸ナトリウム1.33g
水酸化ナトリウム2.50g

なのですがフェノールフタレインとメチルオレンジの使い分けがよくわかりません。
できればすべての問題の解説をしてほしいです。よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q19.html
フェノールフタレインはpH < 8.2とアルカリ側に変色域を持っています。
そのため、アルカリを酸で滴定するとpH=7の手前側で色が消えます。
一方メチルオレンジはpH < 3.1では赤色、pH > 4.4で黄色となり、アルカリを酸で滴定した場合、弱塩基を滴定するのに適しています。
今回の場合NaOHとNa2CO3は強塩基なのでアルカリ側で色の変わるフェノールフタレインを用い、NaHCO3は弱塩基なので酸側で変色するメチルオレンジが適しています。
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この回答へのお礼

参考にさせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時:2008/01/10 19:14

マルチポストしないで待っていた方が良いですよ。


さて、塩基の量は「単酸塩基」に還元してどの位あるのでしょうか。
(1)フェノールフタレインの変色域はpH>8.2程度ですのでこれで強塩基は全部塩酸で滴定し終わります。
ちなみに
HCO3^(1-)⇔H+ + CO3^(2-)  pKa=10.33
CO2 + H2O⇔H2CO3⇔H+ + HCO3^(1-) pKa=6.35
なのでフェノールフタレインの変色域はこの間に挟まれ、いわゆるpHジャンプ(専門家は使わないと思う)もこの間に挟まれていますので炭酸2-イオンの定量はフェノールフタレインで行えます。
 15mL×0.1mol/L=1.5×10^(-3)molこれがOH-とCO3^(2-) の合計モル数です。
 一方2.5mL×0.1mol/L=2.5×10^(-4)molこれがHCO3^(1-)の量です。
するとHCO3^(1-)とCO3^(2-)の量はもともと同じなので、
OH-は1.5×10^(-3)mol-2.5×10^(-4)mol=12.5×10^(-4)mol
最初のNa2CO3も2.5×10^(-4)mol
初め1Lに溶かし20mLとったので50倍し
Na2CO3の量は50×2.5×10^(-4)mol=1.25×10^(-2)mol
炭酸ナトリウムの式量は105.99なので132.5×10^(-2)g≒1.33g
水酸化ナトリウム(式量40.00)の量は12.5×10^(-4)×50×40=2.5g
終わり
m(_ _)m
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この回答へのお礼

よくわかりました。答えてくださりありがとうございました。

お礼日時:2008/01/10 19:13

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Q指示薬について

炭酸ナトリウムを塩酸で滴定するときに指示薬として、メチルオレンジを使いました。てことは、炭酸ナトリウムは弱塩基でいいってことなんですかね?

Aベストアンサー

そういう問題ではないと思います。
この中和滴定において、どの部分を調べるかによって指示薬を変える必要があります。

すなわち、炭酸ナトリウムは結構強いアルカリ性になります。炭酸水素ナトリウムは弱アルカリ性です。
したがって、下記の2段階の中和反応の、2段階目の終点を見たい場合には、酸性側で変色する指示薬が必要であり、それがメチルオレンジということです。
よく使われるフェノールフタレインはアルカリ性側で変色しますので、1段階目で変色します。
Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

メチルオレンジを使うことと、炭酸ナトリウムが塩基であることは関係ありません。あるとするならば、「炭酸水素ナトリウムが弱塩基(正確には炭酸水素ナトリウム水溶液が弱塩基性)」であるということです。

Q二段滴定の問題(水酸化ナトリウムによる二酸化炭素吸収)

濃度が1.00mol/lの水酸化ナトリウム水溶液の10.0mlをコニカルビーカーにとり、空気中に放置したところ二酸化炭素が水酸化ナトリウムの一部と反応して炭酸ナトリウムが生成する。これを1.5mol/lの塩酸溶液で滴定すると塩酸を3.8ml滴下したところで第一中和点となり6.5ml滴下したところで第二中和点となった。
問い)この溶液中に含まれる炭酸ナトリウムの物質量を求めよ。また吸収された二酸化炭素の質量を求めよ

という問題を解いています
調べたところ第一中和点で
NaOH+HCl→NaCl+H2O
Na2CO3+HCl→NaHCO3+NaCl
第二中和点で
NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2
という反応が起こるようです(たぶん)

NaOHをxmol、Na2CO3をymolとおいて
x+y=1.5*3.8/1000

y=1.5*(6.5-3.8)/1000=4.1*10^-3
x=1.7*10^-3

としてみたのですがこのyの値は炭酸ナトリウムの物質量をあらわしているでしょうか?(この考え方でいいでしょうか?)
それと二酸化炭素の質量を出すためにどのようにして吸収された二酸化炭素の物質量を求められるのでしょうか?
教えていただけると助かります
宜しくお願いします

濃度が1.00mol/lの水酸化ナトリウム水溶液の10.0mlをコニカルビーカーにとり、空気中に放置したところ二酸化炭素が水酸化ナトリウムの一部と反応して炭酸ナトリウムが生成する。これを1.5mol/lの塩酸溶液で滴定すると塩酸を3.8ml滴下したところで第一中和点となり6.5ml滴下したところで第二中和点となった。
問い)この溶液中に含まれる炭酸ナトリウムの物質量を求めよ。また吸収された二酸化炭素の質量を求めよ

という問題を解いています
調べたところ第一中和点で
NaOH+HCl→NaCl+H2O
Na2CO3+HCl→NaHCO3+N...続きを読む

Aベストアンサー

うー,#1は意味なし _o_
第1中和点と第2中和点の滴定量の差は,第1中和点までにできた NaHCO3 の物質量に対応するわけだから,そのまま最初の Na2CO3 の物質量に対応.
つまり,最初にあった Na2CO3 物質量 = 1.5mol/L × (6.5-3.8)mL となる.
ということは,CO2 は 4.05×10^-3 mol 吸収されたことになる.
有効数字は2桁なので,4.1×10^-3 mol が答.

Q炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

第1当量点までと第1当量点、
第2当量点までおよび第2当量点のpHを求めたいのですが、
その時の解離平衡式や、pHを求める式の導出過程をご存じの方
是非教えてください。

Aベストアンサー

#1ですが、

大雑把に近似して、簡単な計算で済ませる場合です。



第1当量点迄の反応は、

CO3^2- + H^+ → HCO3^-

pH=pK2+log([CO3^2-]/[HCO3^-])

緩衝作用のある、pH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK2+log{(v‐x)/x}

と近似出来ます。(0<x<v)


そして第1当量点では「HCO3^-」の不均化から、
pH≒(pK1+pK2)/2 と近似出来ます。



第1~第2当量点迄の反応は、

HCO3^- + H^+ → CO2 + H2O

pH=pK1+log([HCO3^-]/[CO2])

同様にpH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK1+log{(2v‐x)/(x‐v)}

と近似出来ます。(v<x<2v)


第2当量点のpHは、濃度が C/3 の CO2 の解離を考え、

[H^+]^2≒(C/3)・K1
pH≒(1/2)・{pK1+log(3)‐log(C)}

と近似出来ます。



比較的大きなpH変化のある領域については、#1の方程式でpHを求めて下さい。

#1ですが、

大雑把に近似して、簡単な計算で済ませる場合です。



第1当量点迄の反応は、

CO3^2- + H^+ → HCO3^-

pH=pK2+log([CO3^2-]/[HCO3^-])

緩衝作用のある、pH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK2+log{(v‐x)/x}

と近似出来ます。(0<x<v)


そして第1当量点では「HCO3^-」の不均化から、
pH≒(pK1+pK2)/2 と近似出来ます。



第1~第2当量点迄の反応は、

HCO3^- + H^+ → CO2 + H2O

pH=pK1+log([HCO3^-]/[CO2])

同様にpH変化の小さい領域に於いては、

p...続きを読む

Q水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの

混合溶液の塩酸による中和滴定なのですが滴定の初めは純粋の水酸化ナトリウムよりpHが低いのはなぜなんでしょうか?

Aベストアンサー

#1さんと#2さんの回答を見て、自分がボケたかなと一瞬思ったのですが、・・・。

>水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合溶液のpHが、水酸化ナトリウムより低いのはなぜか

ということですよね。

炭酸ナトリウムは、炭酸を水酸化ナトリウムで中和した塩です。水に溶けてアルカリ性を示しますが、当然のことながら、水酸化ナトリウムより塩基性が弱いのでpHが低いのは当然です。

なお、#2さんの回答は、水酸化ナトリウムの塩基性が下がるのはなぜかということで、本質問の内容とは異なると思われます。

また、塩化カルシウムは、水の除去のためであり、二酸化炭素の除去には役に立ちません。

Q炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大Phは?

炭酸ナトリウムを入浴剤用に購入しようと思い、その安全性について調べているのですが、もし、出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを水に溶かした時に、その水溶液のPhはどのくらいになるのでしょうか?

ちなみに私は化学はまるで素人なので、出来ましたら、計算式等と共に教えていただけると幸いです。

Aベストアンサー

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分解」と同じです。

 炭酸は2段階電離をしますが、その第2段階の電離定数を Ka、水のイ
オン積を Kw、炭酸水素イオンの電離の逆反応の平衡定数を K とします。
簡単な計算から、K = Kw/Ka であることが分かります。
 水溶液中で、炭酸ナトリウムはほぼ完全に電離し、生じた炭酸イオン
の一部が炭酸水素イオンに戻ろうとしますが、その割合を x とし、便宜
上 C = 0.1 (mol/L) と置くと、x が 1 より充分小さいという近似の下
で x = √(C/K) となります。
 水酸化物イオン濃度 [OH^-] の値が [OH^-] = Cx 、水素イオン濃度
[H^+] が [H^+] = Kw/[OH^-] ですから、以上を用いて
[H^+] = √(Ka・Kw/C)
...となります。さて、pH は常用対数 log を用いて
pH = log(1/[H^+])
と定義されますから、あとは数値を放り込んで計算するだけです。
 代入すべき数値は、
Ka = 4.7×10^{-11} (mol/L) ;炭酸の第2段階電離定数
Kw = 1.0×10^{-14} (mol^2/L^2) ;水のイオン積
...と上記の C = 0.1 (mol/L) です。これらを用いて、求める値は
pH = -1/2・log(Ka・Kw/C) = 11.7(有効数字3桁)
です。常温(25℃)での中性だと pH = 7.0 、人間の体液における
値の典型値が pH = 7.4 だから、かなり強い塩基性ですね。
 濃度を C = 0.001 mol/L(上記の 1/100)にすると、pH = 10.7
くらいになります。

 参考までに、白馬八方温泉の温泉水の値で、pH = 11.3 くらいだそう
です。かなり強いアルカリ性の温泉も存在します。
http://www.goryukan.jp/spa/index.html
 入浴剤として使う場合の注意としては、強アルカリ性の温泉に入浴す
るときの注意点と同じです。当該の温泉地に問い合わせてみては如何で
しょうか?

参考URL:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture5/lect3052.html

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分...続きを読む

Qファクターの求め方

こんにちは。
分析化学についての質問です。
お詳しい方、どうかご協力お願いいたします。

例えば、中和滴定で、
0.1Nシュウ酸標準液10ml で 0.1N水酸化ナトリウムを滴定すると10.2ml 
要したとすると、水酸化ナトリウムの規定度は

酸のN×酸の体積=塩基のN×塩基の体積 から
塩基のN≒0.098

そこから 0.1N水酸化ナトリウム溶液のファクターを求めるときに

f=滴定で求めたNaOH溶液のN(0.098) ÷ 0.1

となるのは何故でしょうか?
根本的なところを理解できていないような気もします。
申し訳ございません。
どうかよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>根本的なところ

そういえば言えますが、ファクターとは早い話「理想の値」と「現実の値」との「比」なので、このまま覚えて下さい。
別の言葉で言えば、「現実の値」÷「理想の値」がファクターの定義です。

Q2段階滴定の実験

こんばんは。

学校で炭酸ナトリウム水溶液を塩酸で滴定する実験を行ったのですが
どうしてもわからないことがあるので教えてください。

まず行った実験は以下の通りです。

(1)0.05mol/lの炭酸ナトリウム水溶液10mlにフェノールフタレインを1滴加え、0.1mol/l塩酸を溶液の色が無色になるまで滴下

(2)この溶液にメチルオレンジを1滴加え、再び0.1mol/l塩酸を溶液の色が橙色を帯びるまで滴下

結果として、使用した塩酸の量は(1)が5.6ml  (2)が4.7mlでした。


ここで質問なのですが、この実験では次の反応が起きていると思います。

(1) Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3

(2) NaHCO3+HCl→NaCl+CO2+H2O

この式を見ると、(1)で使ったHClの量と(2)で使ったHClの量は等しいはずですが
実際に行った実験では全然量が違います。

これはなぜなのでしょうか?

ちなみにこの滴定は3回実験を行いましたが、3回とも同様の結果で、
他の班もほぼ同じ結果になっています。

わかる方がいましたら教えてください。
よろしくお願いします。

こんばんは。

学校で炭酸ナトリウム水溶液を塩酸で滴定する実験を行ったのですが
どうしてもわからないことがあるので教えてください。

まず行った実験は以下の通りです。

(1)0.05mol/lの炭酸ナトリウム水溶液10mlにフェノールフタレインを1滴加え、0.1mol/l塩酸を溶液の色が無色になるまで滴下

(2)この溶液にメチルオレンジを1滴加え、再び0.1mol/l塩酸を溶液の色が橙色を帯びるまで滴下

結果として、使用した塩酸の量は(1)が5.6ml  (2)が4.7mlでした。


ここで質問なのですが、この実験では...続きを読む

Aベストアンサー

(1)のHCl量が、Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3
(2)のHCl量が、NaHCO3+HCl→NaCl+CO2+H2O
ではないからです。

(1)と(2)の操作を通じて、Na2CO3+2HCl→NaCl+CO2+H2O という反応が起きていると考える方が良いでしょう。

では、何故、わざわざフェノールフタレインとメチルオレンジの2種類を使うのかというと、
フェノールフタレインが無色になったところでは、まだ中和反応が完全に終わっていない可能性があるからです。メチルオレンジは、酸性ではっきりと色が変化するので、メチルオレンジの色が変わったところでは、中和反応が完全に終わっていると判断できます。
一方、メチルオレンジだけだと、塩基性~中性まで全く色が変わらず、酸性になったところで突然色が変わるので、滴定の途中で、どこまで、中和が進んでいるかが分かりません。そこで、フェノールフタレインで塩基性から中性に変わるところを把握し、その後メチルオレンジで、中和反応が完全に終わったところを見極めるのです。


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