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: 季節講習

長野市の2022ー`23冬期講習|成果の冬

ITTO個別指導学院の冬期講習 冬期講習の日程 12月12日(月)~1月13日( ...

中学校3年生理科ー中和とイオン

単元:中和とイオン

問題

【実験】
うすい硫酸20mlを試験管に取り、BTB水溶液を2-3滴加えたところ、黄色になった。これを液Aとする。
液Aにうすい水酸化バリウム水溶液を4mlを加えて良く振ると、試験管の底に白色の固体が沈んだ。これを液Bとする。
さらに液Bにうすい水酸化バリウム水溶液を4mlずつ加えていき、それぞれの液をC,D,Eとする。
以下の表は、それぞれの液の色を記録したものである。

ABCDE
うすい硫酸(ml)2020202020
うすい水酸化バリウム水溶液を加えた回数(回)01234
加えた水酸化バリウム水溶液の総量(ml)0481216
液の色黄色黄色黄色青色青色

次の問いに答えなさい。

  1. この実験で、試験の底に沈んだ固体は何という物質でしょうか。また、このとき起きた化学反応式を書きなさい。
  2. うすい水酸化バリウム水溶液を加えた4回の操作で、中和が起こったのは何回目か。すべて答えなさい。
  3. うすい水酸化バリウム水溶液を加えた4回の操作で、新たに白色の固体ができなかったのは何回目ですか。
講師
講師
(1)の問題は、酸とアルカリの反応になります。酸とアルカリの反応では、反応後に必ず塩と水になることがポイントです。
塩は水に溶けるものと溶けないものがあり、溶けないものは反応後に固体として底に沈殿します。

酸+アルカリ→塩+水

硫酸と水酸化バリウムの電離式が次の形であることに注意しましょう。
H2SO4→2H+SO42-
Ba(OH)2→Ba2++2OH
生徒
生徒
(1)の物質ですが、バリウムイオンと硫酸イオンは、2個電子を失った陽イオンと2個電子を受け取った陰イオン同士なので、そのままくっ付いて、BaSO4(硫酸バリウム)になると考えられます。
講師
講師
正解です。硫酸バリウムは難溶性の代表的な塩ですので覚えておきましょう!
次は化学反応式ですね。
生徒
生徒
硫酸の化学式は、H2SO4で、水酸化バリウムの化学式は、Ba(OH)2だから、
H2SO4+Ba(OH)2→BaSO4+H2O……
あれ?左と右の式でHとOの数が合いません。どうしたらよいのですか?
講師
講師
良い質問です。

中和の際は、水素イオン1個に対し、水酸化物イオン1個が反応して水になります。
H++OH→H2O
水素イオンが2個の場合は、水酸化物イオンが2個が反応して水が2個できます。
2H++2OH→2H2O
硫酸1個には、水素イオンが2個あるので、硫酸1個に対し、水が2個できます。

生徒
生徒
えっと…そうすると
H2SO4+Ba(OH)2→BaSO4+2H2Oとなって、
左辺と右辺の水素原子の個数と酸素原子の個数も同じになりました。
講師
講師
正解です。
ちゃんとできてましたが、化学反応式の問題は、左辺、右辺の元素の個数が合っているかどうか確認をするのが、とっても大切です。
講師
講師
次に(2)について考えてみましょう。
中和の基準となるのは、BTB溶液の色の変化を見て判断します。
・酸性の時、BTB溶液の色は黄色
・中性の時、BTB溶液の色は緑色
・アルカリ性の時、BTB溶液の色は青色

中性の場合は、溶液中に水素イオン、水酸化物イオンのいずれも残っていない場合となります。
生徒
生徒
わかりました。
最初は、うすい硫酸が入っていたので、黄色からスタートしています。
うすい水酸化バリウムを加えていくと、中和が始まるのでBTB溶液が黄色の時は全て、中和反応が起きているから、1回目、2回目は中和が起きています。
3回目は青色になっているのですが、この時は、緑色を飛び越して青色になっているので、3回目も中和が起きていると考えてよいのでしょうか?
講師
講師
良い質問です。
3回目の操作の際は、中和が起きていると考えられます。
なぜなら、2回目の操作終了時点で、まだBTB溶液は黄色のため、水素イオンが残っているという証拠になるからです。
考え方

水素イオン1個に対し水酸化物イオン1個が反応して水になります。
スタート時点で水素イオンが5個あったとして、1回の操作で、水酸化物イオンが2個反応したと仮定すると、水素イオンは2個ずつ減るので、以下のように考えられます。

0回目1回目2回目3回目4回目
残存水素イオン5個3個1個0個0個
反応した水素イオン0個2個2個1個0個
反応した水酸化イオン0個2個2個1個0個
未反応の水酸化物イオン0個0個0個1個3個
生徒
生徒
なるほど。2回目では、まだ水素イオンが1個残っているから、3回目で中和反応が起きているのですね。
答えは、1回目、2回目、3回目ですね。
講師
講師
正解です。よくできました。
次に(3)を考えてみましょう。
3回目の操作後で、最初にあったすべての水素イオンがすべて中和されて水になっていることがポイントです。
生徒
生徒
3回目の操作までは中和反応が起きたので、底に沈む硫酸バリウムが回数ごとに増えていったと考えられます。
4回目の操作では、新たに中和反応が起きていないから、答えは4回目ですか?
講師
講師
正解です。
中和反応が完結したあとは、新たな塩ができないと覚えておきましょう。

長野県長野市の中学生理科特訓プラン

化学特訓プラン

推奨学年中学1年生~中学3年生
内容中学1年:身のまわりの物質
中学2年:化学変化と原子・分子
中学3年:化学変化とイオン
時間割50分授業×週1回
授業回数月間4回
授業料(月額)中学1年生:8,300円
中学2年生:8,700円
中学3年生:8,900円

生物特訓プラン

推奨学年中学1年生~中学3年生
内容中学1年:いろいろな生物と共通点
中学2年:生物のからだのつくりとはたらき
中学3年:生命の連続性
時間割50分授業×週1回
授業回数月間8回
授業料(月額)中学1年生:8,300円
中学2年生:8,700円
中学3年生:8,900円

物理特訓プラン

推奨学年中学1年生~中学3年生
内容中学1年:身のまわりの現象
中学2年:電気の世界
中学3年:運動とエネルギー
時間割50分授業×週1回
授業回数月間8回
授業料(月額)中学1年生:8,300円
中学2年生:8,700円
中学3年生:8,900円

地学特訓プラン

推奨学年中学1年生~中学3年生
内容中学1年:大地の変化
中学2年:天気とその変化
中学3年:地球と宇宙
時間割50分授業×週1回
授業回数月間8回
授業料(月額)中学1年生:8,300円
中学2年生:8,700円
中学3年生:8,900円

計算問題特訓プラン

推奨学年中学1年生~中学3年生
内容中学1年:密度、溶解度、質量パーセント濃度、圧力、浮力、フックの法則、地震
中学2年:化学反応、湿度、飽和水蒸気量、オームの法則、熱量、電力
中学3年:イオン、天体、力学的エネルギー、仕事の原理
時間割50分授業×週1回
授業回数月間8回
授業料(月額)中学1年生:8,300円
中学2年生:8,700円
中学3年生:8,900円

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