Question

れい

グラフの見方が分かりません。
Y-mの傾きはどこを見たら分かりますか？
また、反応がちょうど完了するところはどうして点Cなのですか？

実験グラフ
189. 化学反応式と量的関係 炭酸水素ナトリウ 3.0
ム NaHCO3と塩酸の反応は次のようになる。
NaHCO3+HCl→NaCl + H2O+CO2
この反応に関する実験について各問いに答えよ。
操作 1
ビーカーに塩酸 50.0mLをとり, ビー
カーと塩酸の合計の質量を測定したところ,
mo[g] であった。
操作2 操作1の塩酸に炭酸水素ナトリウムを
一定量ずつ加え, 反応が完全に終わったのち, 溶液とビーカーをあわせた質量
Z〔g〕を測定した。この操作を繰り返し行った。
上記の実験で、加えた炭酸水素ナトリウムの質量m[g] と, Z [g] から mo〔g〕を引いた
値Y [g] の関係は,図のようになった。なお, NaHCOの式量は84.0であり, 反応中に
水の蒸発はなく,発生する気体はすべてビーカーから空気中に出てしまうものとする。
(1) 50.0mLの塩酸と完全に反応する炭酸水素ナトリウムの質量は何gか。
(2)
(3)
2.0
Y[g]
1.0
0.0g
直線 A
Y=0.472m
0.0
1.0
直線B
Y=m-1.11
交点C
2.0
m〔g〕
3.0
4.0
この塩酸のモル濃度は何mol/Lか。
この測定結果から求められる二酸化炭素の分子量を, 小数第1位まで求めよ。
(10 宇都宮大改)

AVC
189. 化学反応式と量的関係
解答 (1) 2.10g (2) 0.500 mol/L (3) 44.4
解説 炭酸水素ナトリウムNaHCO3を塩酸HClaqに加えたときの反応
は、次のように表される。
NaHCO3+HCI NaCl+H2O+CO2 …..①
->
発生した二酸化炭素 CO2 の質量を mco2〔g〕 とすると, 操作 1,2は図の
ように表される。
① はじめ
HClaq 50.0mL
+ビーカー
⇒mo (g)
(2)
m〔g〕の
NaHCO3
mco2 〔g〕 の二酸
化炭素が発生
③ 反応後
反応後の溶液
+ビーカー
⇒ Z[g)
質量の関係は,質量保存の法則から,次のようになる。
mo〔g〕+m〔g〕=Z〔g〕+mco2〔g〕
したがって,Yは次のように表される。
Y〔g〕=Z〔g〕-mo〔g〕=m〔g〕-mco2〔g〕 ... ②
加えた炭酸水素ナトリウム NaHCO3 (=84.0) がすべて反応する場合m
[g] の NaHCO3 はm/84.0[mol] となるので, ①式から, 発生する二酸
化炭素CO2もm/84.0 〔mol] となる。 CO2 の分子量をMco2 とすると,
その質量mCO2
はMco2×m/84.0[g]となるので, ②式から,Yは,
Mco2
Y〔g〕=m〔g〕-mcoz〔g〕=m〔g〕-Mcoz×
xm[g]
84.0
m
84.0
①~③の操作
を繰り返し行
いグラフを
作成する｡
=
.. ③
m=0のときY=0
③ 式から,Yとmのグラフは原点を通る直線になることがわかる。
一方,塩酸 50.0mL中の塩化水素がすべて反応してしまうと, それ以降
は炭酸水素ナトリウムを加えても二酸化炭素が発生しなくなるので、
Y-m直線の傾きは大きくなることがわかる。
以上のことから,塩化水素と炭酸水素ナトリウムがちょうど反応すると
ころで直線の傾きが変わり, グラフは折れ曲がることがわかる。
(1) 反応がちょうど完了する点はC点である。 C点におけるmの値は,
直線A,Bの式から,次のように求められる。
0.472m 〔g〕=m〔g〕 -1.11g m=2.102g
2.102 g
84.0g/mol
=0.02502
(2) 2.102gの炭酸水素ナトリウム NaHCO3 は、
mol である。 ① 式から, 1mol のNaHCO3と1mol の HCI が反応する
ので, 塩酸 50.0mLに含まれていた HCI も0.02502mol である。 した
がって,この塩酸の濃度は,次のように求められる。
20.02502 mol
=0.5004mol/L
50.0/1000L