水溶液の中和

水酸化ナトリウム水溶液、塩酸、食酢があります。どの溶液も１cm3の重さは１gであるとします。いま、ある濃さの水酸化ナトリウム水溶液100cm3をいくつか用意し、それぞれにいろいろな濃さの塩酸100cm3を加えて水を完全に蒸発させ、残った固体の重さを量りました。下表はその結果を表しています。

塩酸の濃さ(%)	1.0	3.0	5.0	7.0
残った固体(g）	4.5	5.5	5.8	5.8

問１　横じくを塩酸の濃さ、たてじくを残った固体の重さ(g)として、表の関係をグラフにしなさい。
問２　この実験に用いた水酸化ナトリウム水溶液の濃さは何％ですか。
問３　この実験に用いた水酸化ナトリウム水溶液100cm3に塩酸100cm3を加えたとき、過不足なく中和する塩酸の濃さは何％ですか。

上の実験をした甲陽君は、濃さを％で表すのではなく、このときの水酸化ナトリウム水溶液の「濃さ」を１とし、同じ体積の酸を加えて、過不足なく中和したとき、その酸の「濃さ」を１で表すことを考えました。つまり甲陽君のこの考えにしたがえば、問３で求めた濃さが塩酸としては、「濃さ」１ということになり、「濃さ」２とは２倍の濃さ、「濃さ」０.５とは半分の濃さを表します。

問４　食酢のラベルを見ると、酸を３.０％ふくんでいると書かれていました。そこで、この食酢100cm3に「濃さ」１の水酸化ナトリウム水溶液を加え、水分を蒸発させた後、残った固体の重さを量ると、下表のようになりました。

(2)　甲陽の考えにしたがえば、この食酢の「濃さ」はいくらになりますか。
(3)「濃さ」１にした食酢は何％水溶液ですか。
(4)「濃さ」１にした食酢100cm3と、「濃さ」１の水酸化ナトリウム水溶液100cm3とを混ぜた後、水分を蒸発させました。後に残った固体は何gですか。

問５　　塩酸や食酢の実験結果から、「濃さ」１の酸の水溶液100cm3と「濃さ」１のアルカリの水溶液100cm3とを混ぜて、水分を蒸発させた後に残った固体の重さ(g)と、酸の水溶液・アルカリの水溶液のパーセントで表した濃さとの間にある関係について、甲陽君はある予測をしました。どのような予測か考えて、「固体の重さ(g)は、」で始まる文で書きなさい。

問１　表より、塩酸の濃さが２％増えると残った固体は１g増えている。すなわち１％あたり0.5gなので、濃さ0％のときは4gの水酸化ナトリウムがそのまま残る。

問２　水酸化ナトリウムは100gであったので、４÷100×100＝4％となる。

答え　4％

問３　１％あたり0.5gなので、固体が 5.8−5.5＝0.3g増えるとき、濃さは0.6％増えて、3.0＋0.6＝3.6％が上のグラフの限界点となる。

答え　3.6％

問４　(1)　表から、はじめは加えた水酸化ナトリウム水溶液の体積が２倍になると、残った固体も２倍になっているので、水酸化ナトリウムはすべて中和して20cm3あたり1.64gの塩ができたことがわかる。中和後は水酸化ナトリウム水溶液20cm3あたり 5.3−4.5＝0.8gの水酸化ナトリウムの固体が増えている。4.50−3.28＝1.22gはこれらの塩と水酸化ナトリウムが混合しているので、つるかめ算でもよいが、ここでは簡単に半分の10cm3あたりで 0.82g＋0.4g＝1.12gになるので、水酸化ナトリウム水溶液は40＋10＝50cm3加えたときに過不足なく中和したことがわかる。

答え　50cm3

(2)　(1)の答えより0.5

答え　0.5

(3)　「濃さ」0.5で３％の濃さだから、「濃さ」1では、6％である。

答え　６％

(4)　4.5g−0.4g＝4.1g・・・「濃さ」0.5の食酢　　よって「濃さ」1の食酢と「濃さ」１の水酸化ナトリウム水溶液が2倍の100cm3あるので、4.1×2＝8.2gの固体ができる。

答え　8.2g

問５　答え　固体の重さは、％で表した濃さに比例している。

酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えるときは、中和によって塩の重さが増え、中和点を過ぎると加えた水酸化ナトリウムの重さがそのまま増えることになるので、限界点はつるかめ算となります。塩酸は蒸発させると何も残らないので、水酸化ナトリウム水溶液に塩酸を加えるときは比例計算で中和点(限界点)が求められます。

水酸化ナトリウム水溶液の体積(cm3)	20	40	60	80	100
残った固体(g)	1.64	3.28	4.50	5.30	6.10