(問2の問題の答えはおです)

Chemistry

SMA

Terselesaikan

5 bulan yang lalu

(問2の問題の答えはおです)
問3のカの問題についてで、私は水和水とならなかった場合、Sr(OH)2は1枚目の下の表から4.18ｇ析出して、これが二枚目のグラフのAの100－54.1＝45.9%の部分に当たるので、4.18×100/45.9としたのですが、答えが0.1ずれてしまいました。私の考え方でも合ってるのか教えてください。

420 339 210 33 1234 260 5ga 20° 2022年入試問題入試問題化学問題 I 解答時間: 2科目180分配点200点次の文章(a),(b)を読み, 問1~ 問6に答えよ。解答はそれぞれ所定の解答欄に記入せよ。問題文中のLはリットルを表す。原子量は, H=1.0, 0=16,Ca = 40, Cr = 52, Sr = 88, Ba = 137 とする。 [X] は,物質 X のモル濃度を示し,単位は mol/Lである。 cenc (a) 周期表の2族に属する元素は,すべて金属元素である。 2族元素の原子は価電子を2個もち, 価電子を放出して二価の陽イオンになりやすい。これらの単体は,同じ周期の1族に属する元素の単体に比べて, 融点がア{高く低く}密度がイ大きい小さい } 族元素のうち, カルシウム,ストロンチウム, バリウム, ラジウムは特に性質よく似ており, ウと呼ばれる。ウは、イオン化傾向が大きく, その単体は,常温で水と反応して,気体の T を発生し, 水酸化物になる。表1は, 水酸化カルシウム, 水酸化ストロンチウム, 水酸化バリウムの,各温度での水への溶解度を示している。これら3つの水酸化物を温水にいれ、冷却したときに何が起こるかを見てみよう。なお、この実験において, 空気中の二酸化炭素の水溶液への溶解や, 水溶液からの水分の蒸発は無視できるものとする。表 1 各温度における各水酸化物の溶解度(g/100g水) 100980 100gの温水が80℃に保たれた3つのビーカー(i), (ii), ()を用意し,5.0gの水酸化カルシウムをピーカー(i)に, 5.0gの水酸化ストロンチウムをピーカー(五)に, 5.0gの水酸化バリウムをピーカー)に添加し,温度を保ちつつよく混ぜた。これら3つの試料を20℃まで冷却,静置した後,ピーカーの底の沈殿をとりだし,室温で十分に乾燥させた。これらの試料(以下, 沈殿乾燥試料と呼ぶ)について、質量を測定したところ, ビーカー (i)では g, ビーカー(ii)ではカピーカー)では2.3gであった。これら3つの値のうち2つは、表1にしたがっ沈殿乾燥試料が水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムでオあるとして計算した時の質量と異なっていた。 g, この原因は3つの水酸化物のうち、2つは以下の式(1)のように, 沈殿がn水和物となるためである。 Mはカルシウム, ストロンチウム, バリウムのいずれかである。また,nはMに対応した個別の値をとり,正の整数である。 M2+ + 2OH+nH2O→M(OH) 2nH2O↓ M(OH) 2 MO+ H2O (1) このような水和物の"の値を求めるため, 対象試料の温度を一定の速度で上昇させ,質量変化を測定する方法がある。水酸化物の水和物は, ある温度になると水和水が一段階で全て脱水し, さらに温度が上昇すると, それぞれの水酸化物の無水物は一段階で全量が酸化物と水に分解するものとする。各反応は1200℃以下で生じ, 生じた水は蒸発するため,この分が質量減少として測定でき, その結果から”の値を求めることができる。 3つの沈殿乾燥試料について、温度を一定の速度で上昇させながら質量(初期質量に対する百分率) を測定すると, 次のページの図1に示すような結果が得られた。温度上昇に伴って, ある温度になると質量減少が生じている。温度 (℃) Ca (OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 Ca(OH)2 20 0.16 0.82 3.8 4034 クチ 112 80 0.091 9.4 100 Cao 56 -56 40116 74 0.74 5-0.16 459 09.10 4180 14131 190 9 -2- 4,84 Gr(04)2 122 88 34 164 So 88+16 722 =787 1 104 6633 2 + 5-0.8224.18 > 418 100 4.18× 45.9 45.9 -3-

2022年入試問題 (%) 40 (A) 100 88 90- 80 70- 60- 59 初期質量に対する百分率96 54.1%a 2022年入試問題アイ問1 n 択し答えよ。また, に入る適切な語句を, { ウに適切な語句を, エ }の中からそれぞれ選に適切な化学式を答えよ。 (6) Tom 08 十 6.77% 45-9 -00677 0 47. 0 200 400 600 800 1000 1200 温度 (℃) (B) 100 初期質量に対する百分率% 初 90 |24.3% 180 70 AOH 2図1(A)~(C)に関連する元素の組み合わせとして,適切なものを、以下の (あ)~(か)より選択せよ。 (あ) (A)一カルシウム, (B)ストロンチウム, (C)バリウム (い) (B)カルシウム, (C)-ストロンチウム, (A)-バリウム (う) (C)カルシウム, (A)ストロンチウム, (B)-バリウム () (A)-カルシウム, (C)ストロンチウム, (B)-バリウムロ (お) (B)一カルシウム, (A)-ストロンチウム, (C)-バリウム (か) (C)一カルシウム, (B)ストロンチウム, (A)-バリウム低く 60 OH (HO) M Of+"HOS + **M 問3 オカに入る数値を有効数字2けたで求めよ。 50 に (%) 40 0 植 0 200 400 600 800 1000 1200 (C) 100 ------- 温度(℃)倉市由余店制と初期質量に対する百分率9 90 70 60 880 80 45.7% 記集のそ JACHME 50 50 V 5.71% KOH)。 Ba(OED) (%) 40 0 0 200 400 600 800 1000 1200 温度 (℃) 図 1 3つの沈殿乾燥試料の質量減少分析結果 2. (b) 周期表の6族に属するクロムは, 銀白色の光沢のある金属である。主要なクロム鉱石の成分の組成式は, FeCr204 で示される。クロム鉱石からクロム酸塩を製造する一例として, FeCr204を, 酸素が十分に存在し, 水分のない条件で炭酸ナトリウムと加熱する方法があり,これによって, クロムは全量がクロム酸ナトリウムとなり,鉄は全量が酸化鉄(Ⅲ) となる。ここで,pHが2以上で, クロム酸の水溶液中での挙動を考えてみよう。まず, クロム酸(H2CrO4)は,式(2)のように完全に電離する。生じたクロム酸水素イオン (HCrO)は,さらに式 (3) のように一部が電離し, クロム酸イオン (CrO-) を生じる。また, HCrOは式(4)に従って一部がニクロム酸イオン (Cr207-) になる。ま式(3)と式(4)から式(5)が導かれる。水溶液中では,主にこれら3種のクロムを含むイオンが存在し, 平衡状態を保っている 2Na+ 105 C032 → co2+ 2114 02. 17 21 102 0 +

二段階目: M (OH)2→MO + H2O ↑ 二段階目ではそれぞれ, 一段階目: M (OH)2nH2O → M(OH)2 + nH2O * A) はn: 1である。よって (A) の Sr では, の反応が起こるから,一段階目と二段階目の質量減少は共にH2Oにあたり、この比 2022年解答・解説 Ba (OH) 28HzOがw'[g] が沈殿するとすれば, Ba (OH)2の溶解度は20℃で3.8g/100g 水,式量は Ba (OH)2•8H2O = 171 + 144 = 315 なので, 171 5.0-w' x n = 54.1 6.77 = 7.99… 8 と決まる。同様に, (C) から Ba では = 8.00... ⇒ 8 と決定できるが、ビーカー () での沈殿量は与えられているので、解答には必要ない。) 溶質〔g] 溶媒〔g〕 100 315 3.8 ⇒w'= 2.28…・・〔g〕 100 - w' x 45.7 144 315 5.71 となり問題で与えられた沈殿量 2.3g に合致する。 (A) 別解最後に, ビーカー (i), (ii) の沈殿量を求めよう。まずビーカー (i)の100g の水に溶かしたのはCa (OH)2 であり, 沈殿も無水物だから 20℃の溶解度は 0.16g/100g 水なので, 結局のところ, 問3才 5.0 - 0.16 4.84 ⇒ が溶け残り沈殿する。 4.8g 次にビーカー(ii)の100gの水に溶かしたのはSr(OH)2であり、この溶解度は80℃で 9.4g/100g 水だから,100gの水にSr(OH)25.0g はすべて溶解する。そして, 20℃では 0.82g/100g 水だから沈殿が生じ,これはSr (OH)2・8H2O である。生じた沈殿をw [g] とすると,式量は Sr (OH)28H2O = 122 + 144= 266 だから, 20℃におけるビー 2010 = CHUTE カー内の溶液中の溶質, 溶媒の質量は次のように表せる。 Sr (OH) 2 5.0g 。景()(A) (8)(Sr (OH)28H2O w 〔g〕沈殿。。。 N 。温水 100g 80℃ 溶媒 : 100g 20℃ 溶媒 100-wx 266 144〔g] 2010 122 溶質 5.0g 溶質 : 5.0 - wx [g] 266 20℃のビーカー内の溶液は飽和溶液だから次式が成り立ち、これより沈殿の質量まる。 122 5.0 - w x 溶質〔g] 0.82 266 問3カ溶媒〔g〕 100 ⇒w=9.20...⇒ 9.2g 144 100 - w x 266 なお, 解答は要求されていないが, ビーカー (i) において, (ii) と同様に (A)~(C)に関連する元素の決定について、次のように求めることもできる。 (A), 水和物であることがわかるので,水和水の数 n を決定する。先ほど求めたように,これは一段階目と二段階目の質量減少の比で求まるので、元素がわからなくてもわか (A): 54.1 6.77- 7.99 8 8.00 ⇒ 8 5.71 となり,共に n = 8である。そして (B) が無水物であることがわかれば,その式量を M とすると, (B)のデータから, 18 M 24.3 100 ⇒ M = 74.0•••• となる。これは Ca (OH)2の式量 74 と一致するので, (B) の元素が Ca と決まる。すると残る (A), (C) は Sr (OH)28H2O か Ba (OH)28H2O であるが, 共に化学式は M(OH) 2 nH2O なので, Mの原子量が大きい方が水和物の式量は大きく,その中で H2Oの占める割合が小さくなる。したがって, 質量減少の割合が小さい (C) の元素が原子量の大きいBa, 割合の大きい (A) の元素が原子量の小さい Sr とわかる。計算が少ない分,こちらの方が楽に解けるが、このように解いた受験生は少数派だったのではないか? また,本問は水酸化物 M (OH)2の熱分解がテーマであるが, 炭酸塩 MCO3 の熱分解は様々な大学でテーマにされており、次のように分解する。 MCO3 → MO + CO2 ↑ この分解温度は CaCO3 < SrCO3 BaCO3の順に高くなる。このようになる説明に次のようなものか? この分解反応が次図のように M2+がCO中のOを引きつけた結果, O2 - が引き抜かれ、CO2 が脱離すると考えると,2+がO を強く引きつける方が分解しやすいはずである。い 5-

Answers

✨ Jawaban Terbaik ✨

まろん

5 bulan yang lalu

無水物として沈殿したと考えた場合、溶媒の水は100gのままですが、実際は水和物として沈殿するので、溶媒の水の量が減少します。つまり、水が減ってるんだから、水に溶けているSr(OH)2は0.82gよりも少なくならないとおかしいですよね。ここのずれが最終的な答えのずれにつながったと思われます。水和物として沈殿したと考えて解く必要があります。

りんご 5 bulan yang lalu

長文の質問にも関わらず回答してくださりありがとうございます！私の解答の100%に当たる部分は水和物となっていて大丈夫だと思ってしまっていたのですが違うのですか？？見当違いのことを言ってしまっていたら申し訳ないですm(_ _)m

まろん 5 bulan yang lalu

100%に当たる部分は水和物というのは合っています。
4.18g析出したというのが間違いで、実際より低く見積もった値になってしまっています。
これは5g-0.82g=4.18gと計算したのですよね？
つまり、100gの水に0.82gしか溶けることができないから、残り4.18g相当の無水物が沈殿していると考えたのですよね？
でも、実際は水和物として沈殿するから、溶媒のH2Oが沈殿に奪われて、溶媒の水は100gより少なくなります。
計算してみると、溶媒の水は100g→95gに減っていました。
100gの水に0.82gしか溶けない→95gの水に0.779ｇしか溶けない。
5g-0.779g=4.221g
よって、実際は4.221g相当の無水物が沈殿しているということになります。
4.221×100/45.9 ＝ 9.19… ≒ 9.2g
これなら答えが合います。わかりにくかったらすみません😅