二酸化硫黄の製法

亜硫酸水素ナトリウムと希硫酸から二酸化硫黄をつくる反応式ですが、参考書に、以下の二つの反応式が載っていました。

２ＮaＨＳＯ3＋Ｈ2ＳＯ4　→　Ｎa2ＳＯ4＋２Ｈ2Ｏ＋２ＳＯ2

ＮaＨＳＯ3＋Ｈ2ＳＯ4　→　ＮaＨＳＯ4＋Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2

これら二つの式はどちらが正しいのでしょうか？どちらで覚えるべきでしょうか？
宜しくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： htms42 回答日時： 2009/07/09 11:24

＃２です。

＃１
＞ＳＯ2を効率よく追い出せば一番目の式が、
＞亜硫酸が液中にかなり残っているような状況では二番目の式が
＞主体になります

これは「？」です。

反応式は
ＨＳＯ３^(-)＋Ｈ^(+)→Ｈ２ＳＯ３→Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２↑
です。

効率よく追い出す方法は
（１）ＨＳＯ３^(-)の濃度を高くする・・・・固体のＮａＨＳＯ３を使う
（２）Ｈ^(+)の濃度を高くする・・・・強酸を使う。
（３）水を少なくする・・・・濃い強酸を使う
（３）気体を追い出す・・・・加熱する

固体のＮａＨＳＯ３と濃硫酸を使って加熱というのが効率よく追い出す方法だということになります。
この場合は二番目の式になります。

固体のＮａＣｌに濃硫酸を加えて加熱という場合と同じです。
ＨＣｌの製法として教科書に載っているものです。
反応式も載っていると思います。

ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→ＨＣｌ↑＋ＮａＨＳＯ４

この反応は揮発性の強酸の塩に不揮発性の強酸を加えた時の反応です。濃硫酸でないと反応が起こりません。（食塩水に希硫酸であれば単に混合溶液ができるだけです。ＨＣｌの製法と言えるほどＨＣｌは発生しません。）

亜硫酸の電離は硫酸の第一段階に比べて小さいですから濃硫酸でなくても反応が進むでしょう。反応が進むということと硫酸の第二段階の電離も起こっているということとは別問題です。

電離平衡定数の値を用いた計算で言うと
ＨＳＯ３^(-)がＨ２ＳＯ３に移るような条件の時であればＨＳＯ４^(-)の電離もほとんど起こっていないということになります。

ＳＯ２が発生するような条件では２番目の式が当てはまるということになります。

ただ慣例的に希硫酸は２価の酸として完全電離だとされています。中和を考えるような時にはこれで充分なのです。そうするとＮａＨＳＯ４とＨ２ＳＯ４の混ざった水溶液とＮａ２ＳＯ４とＨ２ＳＯ４の混ざった水溶液の区別は出来なくなります。
1番目の式が書かれているのはこういう事情ではないかと推測したのです。

平衡定数を用いて［Ｈ^(+)］を計算すると希硫酸の場合でも完全電離ではありません。０．１ＭのＨ２ＳＯ４で［Ｈ^(+)］≒０．１１です。第二段階の電離はほとんど起こっていないのです。ＮａＨＳＯ４の水溶液の場合、濃度が０．１Ｍで［Ｈ］≒０．０３です。

ｄｏｃ　ｓｕｎｄａｙさまは専門家なのですからこういう計算に関しては私よりも詳しいはずです。
一度計算してみてください。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
詳しい補足、大変参考になりました。

お礼日時：2009/07/09 14:57

No.2 回答者： htms42 回答日時： 2009/07/09 08:52

参考書に説明はなかったでしょうか。

普通は
希硫酸の反応であれば1番目の式、
濃硫酸の反応であれば２番目の式
としているだろうと思います。

でもややこしい事情があります。
この事情をどれくらい考慮するかで判断は変わってくる可能性があります。

その事情とは「亜硫酸の第一段階の平衡定数と硫酸の第二段階の平衡定数はほとんど同じ値（ｐＫは１．９１と１．９９）」であるということです。

平衡定数の値だけでなく、慣例として硫酸をどう扱っているかという事情も絡んできます。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

＞普通は
希硫酸の反応であれば1番目の式、
濃硫酸の反応であれば２番目の式
としているだろうと思います。

大変参考になりました。ありがとうございます。

お礼日時：2009/07/09 14:55

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/07/09 07:15

>どちらが正しいのでしょうか？

どちらも正しいです。
生ずる比率が違うだけ。
ＳＯ2を効率よく追い出せば一番目の式が、亜硫酸が液中にかなり残っているような状況では二番目の式が主体になります。
早い話、混ざっているんです。片方だけでは実際は間違いなんですよね。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

＞どちらも正しいです。生ずる比率が違うだけ。

大変参考になりました。ありがとうございます。

お礼日時：2009/07/09 14:53