Question

ぴひょ

化学基礎・中和の量的計算

問3についてです。
解説で言うところの橙色の{の部分の「1.5倍上がりやすい」というものはなぜ求めるのですか？私は2.0度×1/2で終わらせてしまいました。
また、同じことかもしれませんが、「水溶液の量に反比例」とはどこから読みとったのですか？

以上2点、お願いします。

144. 中和の量的計算 8分
RC
濃度の異なる希塩酸~eがある。 ユウさんは,希塩酸acの濃度を調べるために
ている水酸化ナトリウム水溶液を用いて、次の実験を行った。 問い (問1~3)に答えよ
<実験>
Ⅰ
加えた水酸化ナトリウム
「水溶液の体
cm"
(2) 20
HCI
希塩酸ac をそれぞれ10cm²ずつピーカーにとり、
BTB溶液を数滴加えた。それぞれのビーカーに, 水酸化
ナトリウム水溶液を少しずつ加えて、 中性にするために必
要な水酸化ナトリウム水溶液の体積V[cm] を求めた。
m
結果は表1のようになった。
Y..
HCI:NaOH
10cm の希塩酸bに含まれる水素イオンの数をXs, 10 cm の希塩酸に含まれる水素イオンの
数をX. とする。 X X. として最も適当なものを、次の①~⑦のうちから一つ選べ。
⑩ 1:1 ② 1:2③ 1:3 ④2:1
2:3 ⑥3:1 ⑦ 3:2
0
問210cm² の希塩酸に 20cm² の水酸化ナトリウム水溶液を加えていく過程で、水溶液中の水素イ
オンとナトリウムイオンの数はそれぞれどのように変化するか。 最も適当なものを、次の①~③の
うちから一つずつ選べ。 ただし, ①〜⑧の縦軸は水素イオンまたはナトリウムイオンの数を示し、
10cm² の希塩酸に含まれている塩化物イオンの数をY. とする。 同じものをくり返し選んでもよい。
2Y,
①
[②
2x4
zY.
④
0
21,1
Y .
10
V (cm)
10
V [cm³]
20
20
2Y.
Y.
0
2Y,
Y₁
0
0
10
V (cm³)
20
H
10
V [cm³)
20
Y.
0
2Y
0
希塩酸
希塩酸b
希塩酸
Y₁
0
10 20
V (cm³)
Xb①10
XC ③3 30
⑩ Nat
10 20
V [cm³]
Y.
2Y
例 10.110
のわかっ
中性にするために
使った量
0
Y.
0
10
V [cm³]
Ⓡ
10
V (cm³)
20
20
第2
の変化
問3 ユウさんは,希塩酸と水酸化ナトリウム水溶液が中和する際に熱が発生することに気づいた。 科
学の辞典で調べたところ, 「中和する際に発生する熱は「中和熱｣とよばれ, その熱量は, 酸や塩基の
種類に関係なく、 中和で生じる水の量に比例する」ことがわかった。
この実験において, 10cm の希塩酸を中和したときの溶液全体の温度が反応前に比べて20℃上
昇していたとすると, 10cm² の希塩酸を中和したときの溶液全体の温度は, 反応前に比べて何
上昇していたことになるか。 最も適当な数値を、次の①~ ⑥ のうちから一つ選べ。 ただし, 反応前
の希塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の温度は等しく, 反応により発生した熱はすべて溶液の温度上昇
に使われたものとし、 中和によって生じる水による液量の変化は無視できるものとする
⑩ 0.7 (2) 1.0 ③ 1.5 ④2.0 ⑤ 2.7 64.0
未演習 67

144 問1 ③ 問2 水素イオン: ⑥
問題文のポイント･･･ <実験> より
<実験>
塩酸 をそれぞれ10cmずつピーカーにとり、
BTBを加えた。それぞれのピーカーに、水酸化
ナトリウム水溶液を少しずつ加えて、 中性にするために必
水酸化ナトリウム水溶液の体積(cm)を求めた。
表1のようになった。
問
ナトリウムイオン ⑦ 問 3 ③
希塩酸
4 希塩酸b
加えた
水酸化ナトリウム
水溶液の体積 [cm]
20
10
30
解説
希塩酸の濃度を C (mol/L) とする｡ 希塩酸 ~
cの中和に用いた水酸化ナトリウム水溶液の濃度
は等しいから、 表1より, 希塩酸との濃度は
次のように求められる。
問題文のポイント 問3より
問3 ユウさんは、希塩酸と水酸化ナトリウム水溶液が中和する際に熱が発生することに気づいた。科
学の辞典で調べたところ、 「中する際に発生する熱は「中」とよばれ、その
類に関係なく。 中和で生じる水の量に比例する」ことがわかった。
希塩酸の濃度
(mol/L)
希塩酸 a
2C
希塩酸b
C
希塩酸 c
3C
本問では,希塩酸bとcの水素イオンの数を同じ
体積(10cm²)で比較しているため､求める水素イ
オンの数の比は希塩酸の濃度の比に等しい。 よっ
て、
希塩酸bとcの水素イオンの数の比
X:X=C:3C=1:30
問2 表1より,希塩酸は,20cm の水酸化ナトリ
MI
加えた水酸化ナトリウム
本体 Plem
ウム水溶液で完全に中和される。
水素イオン: 初めの水素イオンの数は,希塩酸 a
に含まれる塩化物イオンの数と同じY である。
水酸化ナトリウム水溶液を加えていくと, 水素イ
オンの数は中和により徐々に減っていき, 加えた
体積が20cm の時点で完全に中和してほぼ0と
なる。 よって,最も適当なグラフは,⑥
ナトリウムイオン: 初めの数は0である。 水酸化
ナトリウム水溶液を加えていくと, 水素イオンと
は逆に、ナトリウムイオンの数は徐々に増えてい
き加えた体積が20cmの時点で,希塩酸に
含まれる塩化物イオンの数と同じYになる。 こ
れは,希塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和反
応が, 一つのHCI から一つの NaC が生成する
1:1の反応だからである。
1 HCI + NaOH
NaCl+H2O
20
10
30
問3
表1から 希塩酸の中和に必要な水
酸化ナトリウム水溶液の体積を読み取り,
それぞれの濃度の比を求める。
中和の際に発生する熱は中和で生じる水の
量に比例するので､希塩酸の中和と希塩
酸の中和では、発生する熱の量が異なる。
よって, 最も適当なグラフは,⑦。
補足 H* と Na* が単に置き換わると考えてもよい。
Note
水溶液の温度上昇
200
発生する熱量に比例。 水溶液の量に反比例
上昇する温度は、発生する熱量に比例し, 水溶液
の量に反比例する。 希塩酸の濃度は希塩酸の
濃度の 1/12 なので、完全に中和したときに生じる
水の物質量も となる。 したがって,希塩酸b
を用いたときに発生する中和熱の熱量は,希塩酸
13
a のときの倍となる。
2
また、完全に中和したときの水溶液の量は,希塩
酸が30cm(希塩酸 10cm²+ 水酸化ナトリウ
ム水溶液20cm²) 希塩酸b が 20cm² (同様に
30cm²+10cm²)でbのほうが少ないから, a に
比べてものほうが､ 同じ熱量でもの
| 30cm
1.5倍温度が上がりやすい。
20 cm²
2
以上より,希塩酸bは希塩酸aのときの倍し
か中和熱が発生しないが, 温度はaのときよりも
1.5倍上がりやすいので、
2.0℃×
1
2
の温度上昇 中和熱は倍
X 1.5 =
温度が1.5倍
14
1.5℃o
[出典 2008 本試 改]