炭酸ナトリウムの標準溶液を調整、濃度不明の塩酸の濃度を中和滴定により求めます。
「動 画」
「実験タイトル」炭酸ナトリウムによる濃度不明の塩酸の濃度決定
「キーワード」中和滴定 指示薬 pH 価数
「準 備」
「操 作」
「工夫と注意・片付けなど」
「解 説」
1.酸と塩基による中和の原理:酸と塩基が反応すると、酸のH+とOH–が反応して水になり、その際に酸と塩基の性質が互いに打ち消されます。このような反応を中和といい、炭酸ナトリウムと塩酸の場合は、次のとおりそれぞれ1 molと2 molで過不足なく中和が起こります。
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2
この反応式により、それぞれの価数が2と1であり、塩である塩化ナトリウム2 molと水1 molが生成します。なお、H+やOH–の濃度の小さい弱酸や弱塩基の場合でも、中和によってH+とOH–が消費されると電離が進んでそれらのイオンが供給されるため、中和反応に必要な物質量は酸塩基の強弱には無関係です。
2・中和滴定の仕組み:a価で濃度c [mol/L]、体積v mLの酸の水溶液に、b価で濃度c’[mol/L]、体積v’mL の塩基の水溶液を加えたとき、過不足なく中和したと考えると、中和反応の量的関係より次式が成り立ちます。
a×c×(v/1000) = b×c’×(v’/1000)
二段階滴定:炭酸ナトリウムと塩酸は、2:1で過不足なく中和します。しかし、実際の中和反応は次のように二段階で進行します。
① Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3
② NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
中和にともなうpH曲線も特徴的な二段階曲線となり、①ではフェノールフタレインの変色域(pH8.0-9.8)と重なりますが、反応が完結する②の中和点はやや酸性側で起こるのです。従って、酸と塩基が過不足なく終結する場面では、やや酸性側に変色域(pH 3.1 – 4.4)を持つメチルオレンジを指示薬として用いるのが適切です。
▽このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対(!)にしないで下さい。詳細は、次の3書(管理者の単著作物)でも扱っているものが多いので参考にして下さい。
、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対にしないで下さい。詳細は、次の3書(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。