理科
中学生
解決済み

31年公立Bの問題です。(1)のみ正解でした。
答えは上から
イ、オ



でした。

水溶液中の物質を区別するため,(実験1)から(実験5)までを行った。図1のピーカーA, B, C, D, Eには,塩化アンモニウム,塩化ナトリウム,水酸化ナトリウム,塩化水素,水酸化 カルシウムのいずれかの水溶液が入っている。 3 図1 ロロロ A |B C D E ピーカーAからEまでの水溶液の一部をそれぞれ別の試験管にとり,それぞれの試験 管にフェノールフタレイン溶液を数滴加えた。ピーカーAとEの水溶液は赤色になった が、他の水溶液は変化しなかった。 ピーカーAからEまでの水溶液の一部をそれぞれ別の試験管にとり,それぞれの試験 管に二酸化炭素を吹き込んだところ,ピーカーEのみが白く濁った。 ピーカーBとEの水溶液の一部をそれぞれとり,試験管の中で混ぜ合わせた。その試 験管を加熱すると特有の刺激臭のある気体Xが発生した。 ピーカーCとDの水溶液をそれぞれ1滴ずつ別のスライドガラスにとり,ガスパーナー で静かに加熱し,水を蒸発させたところ,ピーカーCの水溶液のみ白い結晶が残った。 ピーカーAとDの水溶液を,ある比率で試験管の中で混ぜ合わせると,ピーカーCと 同じ物質の水溶液ができた。 [実験1) (実験2) (実験3) (実験4) (実験5) 次の(1)から(4)までの問いに答えなさい。 (1)ピーカーC, Eの水溶液中に溶けていた物質は何か。次のアからオまでの中から,それぞれ最 も適当なものを選んで,そのかな符号を書きなさい。 ア 塩化アンモニウム ェ 塩化水素 ウ 水酸化ナトリウム イ 塩化ナトリウム オ 水酸化カルシウム 【実験3)で発生した気体Xについて説明した文章として最も適当なものを,次のアからカま での中から選んで,そのかな符号を書きなさい。 ア 気体Xの集め方としては水上置換法が適している。また,この気体xの分子1個は2種類の 原子が全部で3個結びついてできている。 イ 気体Xの集め方としては水上置換法が適している。また,この気体Xの分子1個は2種類の 原子が全部で4個結びついてできている。 ウ 気体Xの集め方としては上方置換法が適している。また,この気体Xの分子1個は2種類の 原子が全部で3個結びついてできている。 ェ 気体Xの集め方としては上方置換法が適している。また,この気体Xの分子1個は2種類の 原子が全部で4個結びついてできている。 オ 気体Xの集め方としては下方置換法が適している。また,この気体Xの分子1個は2種類の 原子が全部で3個結びついてできている。 カ 気体Xの集め方としては下方置換法が適している。また,この気体XXの分子1個は2種類の 原子が全部で4個結びついてできている。
(3) 図2のグラフは,ある濃度の塩化水素の水溶液(以下,塩酸とする。) 10cm°に,ある濃度の 水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えていったときの,水溶液中のイオンの総数(陽イオンの 数と陰イオンの数の合計)の変化を,はじめの塩酸10cm中のイオンの総数を2a個として示した ものである。この塩酸には,水素イオンがa個,塩化物イオンがa個含まれている。 このとき,塩酸10cm°に,水酸化ナトリウム水溶液を20cmよりも多く加えた場合の水溶液中に はどのようなイオンが存在するか。水溶液中に存在するイオンをそれぞれイオン式で示したもの として最も適当なものを,次のアからキまでの中から選んで,そのかな符号を書きなさい。 イ H*,C1- オ OH,C1- ア H*, Na+ ウ Nat,OH- カ H+, Nat, C1- エ Nat,C1- キ Nat,OH,c1 図2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 加えた水酸化ナトリウム水溶液の体積 (cm'] (4)(3) で用いたものと同じ濃度の塩酸10cmを水でうすめて20cmにした。このうすめた塩酸から 10cmをとり,そこに(3)で用いたものと同じ濃度の水酸化ナトリウム水溶液30cm°を加えた。 このときの水溶液中のイオンの総数を,(3)で用いたaの文字を使った式で表すとどうなるか。 最も適当なものを,次のアからオまでの中から選んで、,そのかな符号を書きなさい。 ア a イ 1.5a ウ 2a エ 2.5a オ 3a イオンの総数 個

回答

✨ ベストアンサー ✨

長いので、自分がわからなかったところ、抜けていたところなど、必要なところだけみてください。

まずはA,B,C,D,Eが何かわからないと始まらないのでそこからです。

実験1: フェノールフタレイン溶液→アルカリ性の検出
すなわち、AとEはアルカリ性水溶液なので水酸化ナトリウムか水酸化カルシウムです。

実験2: 二酸化炭素で白く濁る溶液といえば、石灰水であり、石灰水は水酸化カルシウム水溶液であることを知っていればEが水酸化カルシウムだと決まります。反応式は
Ca(OH)2+H2O+CO2→CaCO3+2H2O
であり、これにより炭酸カルシウムの白色沈殿が生じます。さらに吹き込み続けるとCaCO3が炭酸水素カルシウムとなり、白色沈殿が消えます。しかし、これを知らなくても他から推測可能です。

実験3: 特有の刺激臭のある気体は色々あるものの、中学校で出てくるのはアンモニアくらいだと思います。そうすると、すぐに塩化アンモニウムと水酸化カルシウムとわかると思います。これにより、Bは塩化アンモニウムでEは水酸化カルシウムと決まります。これと、実験1よりAは水酸化ナトリウムです。

実験4: この中で加熱により白色結晶が残るのは、塩化ナトリウムくらいなので、わかると思います。残るDは塩化水素(水溶液は塩酸)で、塩化水素は揮発性の物質で加熱しても結晶は残りません。

実験5: A=水酸化ナトリウムとD=塩化水素でC=塩化ナトリウムは中和反応です。最悪AとDがわからなくても、何かと何かをまぜたら食塩水と言われたら塩酸と水酸化ナトリウムの中和を思い付くと思います。

(2)気体XはアンモニアNH3であり、これは明らかにNが1分子+Hが3分子の4原子分子です。アンモニアの捕集法は上方置換です。高校化学まで含めても、上方置換で集めるのは唯一アンモニアだけだと思います。これらからエしかありえません。これは化学がどれだけ苦手だったとしても取らないといけない問題だと思います。

(3)(4)は中和の話です。一旦キリがいいので送ります。

ブドウくん

中和は、体積に目が行きがちだと思いますが、体積だけでなく濃度もきちんと見てやる必要があります。例えば、同じ10㎤でも塩酸10㎤と水酸化ナトリウム10㎤を混ぜたから必ず中和するとは限りません。すごく濃い塩酸とすごく薄い水酸化ナトリウムだと混ぜたらH+が過剰で酸性になります。今回は10㎤と20㎤で体積は違いますが、その分濃度も違うので中和します。塩酸10㎤に入っている水素イオンはa個なので、ちょうどこれと20㎤の水酸化ナトリウムが中和したということは、OH-は20㎤中にa個入っています。すなわち、濃度は塩酸がa個/10㎤で、水ナトはa個/20㎤です。

グラフの形がなぜそうなるかなど、詳しい説明はこの前別の方にした解答に書いた説明と全く同じになるのでスクショを載せておきます。
塩酸に水酸化ナトリウムを加えると、Na+は加えた分だけ残り、OH-はH+と反応するので加えてもなくなります。Cl-はそのままです。やがて加え続けるとH+はなくなり、OH-が増え続けます。よってH+以外のすべては残るので答えはキです。

ブドウくん

(4) これは応用問題なので、苦手なら落としても仕方がない問題かもしれません。人によっては捨てるべき問題です。
さっきも言ったように、中和で大切なのは溶液の体積ではなく、溶液中にどれだけH+やOH-がいるか(すなわち濃度)が大切です。だから、量的関係を問われたら常に溶液の中の粒の数を追いかけます。
状況を順を追って整理します。
【もともとの塩酸】
溶液10mL中に
H+ → a個
Cl- → a個

ここに水を加えたところで、溶液の量は増えますが粒の数は変化しません。

【水を加えたあとの塩酸】
溶液20mL中に
H+ → a個
Cl- → a個

そこから溶液を半分だけとったら、粒もそれぞれ半分だけ入ります。

【薄めたあとの10mL塩酸】
溶液10mL中に
H+ → 0.5a個
Cl- → 0.5a個

水酸化ナトリウムは濃度を変えないので、a個/20㎤のままです。今回は30㎤入れるので
a(個):20㎤=?(個):30㎤より、30㎤中にO H-は1.5a個ということになります。

これを混ぜたとき
Cl-は0.5a(個)のまま
Na+は1.5a(個)のまま
足して2.0aです。...①
問題はH+とOH-です。
水はH+とOH-が1:1でくっついてできるので、H+0.5a個とOH-1.5a個を混ぜたら、少ない方=H+が0.5a個全て使われて、OH-も0.5a個全て使われて水(≠イオン)になるのでH+は0個で、OH-は1.5a -0.5a =1.0a残ります。...②
よって、①②より足して3.0aです。

とても分かりやすかったです!
特に3番のNaClのところは理解が全然できなかったのですが、この解説で完璧に理解することができました!
明日が入試なので(4)は捨てます笑
ありがとうございました!

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