Question

みかん

中三理科の塩と中和についての問題です。
(3)の① ~⑥のグラフで表す問題がよく分かりません。
なぜ赤色の線のように書くのか説明して欲しいです。

イオンの数
H2SO4 塩酸
3) イオンの個数の変化】 表は、 BTB
[cm³]
-Baof
0
2
4
6
8
-2
4
6
8
塩酸
(cm³)
塩酸
(cm³)
溶液を加えた硫酸 (0cmに、水酸化
バリウム水溶液を2cmずつ加えて
水酸化バリウム水溶液 [cm〕
混合液の色
0
2
4
6
8
いったときの混合液の色の変化を示したものである。 硫酸 10cm中に存在する硫酸イオンの数をα個とす
るとき、加えた水酸化バリウム水溶液の体積と次のイオンの数の関係を、グラフで表しなさい。
① バリウムイオン
□ ② 水酸化物イオン
□③ 水素イオン
黄色 黄色 緑色 青色 青色
H.SOX
e
イオンの数
イオンの数
2 4 6 8
水酸化バリウム水溶液 [cm3]
0
水酸化バリウム水溶液 [cm3]
2 4 6 8
2 4 6 8
水酸化バリウム水溶液 [cm3]
□ ④ 硫酸イオン
1⑤ 陽イオンの総数
□⑥ 陰イオンの総数
2
イオンの数
a
イオンの数
トレーニング 121
2 4 6 8
水酸化バリウム水溶液 [cm]
2 4 6 8
水酸化バリウム水溶液 [cm]
2 4 6 8
水酸化バリウム水溶液 [cm3]
2
イオンの数

塩と中和

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

きらうる

写真を見てください。まず少ない個数で説明します。
一番左のビーカーには、硫酸が電離して、H⁺が4個、SO₄²⁻が2個はいっています。
これは、硫酸の電離式、
H₂SO₄→2H⁺+SO₄²⁻の式からもわかるように、1個の硫酸から、2個の水素イオン、1個の硫酸イオンが電離します。
この最初のビーカー内には、a個の硫酸イオンがあるとすると、水素イオンは2倍の2a個あることになります。そして、水酸化バリウム水溶液はくわえていないので、水酸化物イオン、バリウムイオンはともに0個になります。

よってグラフの横軸0のところでは、
バリウムイオン…0
水酸化物イオン…0
水素イオン…2a
硫酸イオン…a
陽イオン(水素イオン)…2a
陰イオン(硫酸イオン)…a
から書き始めることになります。

では、水酸化バリウムを入れていくとどうなるかですが、もう一度写真を見ると、
水酸化バリウムを1個加えると、バリウムイオンは1個、水酸化物イオンは2個加わることになります。
そのため、水酸化物イオンは溶液内の水素イオンとくっつき水になり、バリウムイオンは溶液内の硫酸イオンとくっつき硫酸バリウムとして白い沈殿ができます。
このとき、水溶液内にあるイオンは、水素イオン2個、硫酸イオン1個になっていますね。

もう1個水酸化バリウムを入れると、左から3番目のビーカーのようになり、すべて水と硫酸バリウムになり、イオンがなくなります。

問題では、水酸化バリウムを4cm³入れたときに緑色になっていることから、ここが中性になります。
そして、すべてのイオンが1個もなくなるので、
グラフの横軸4のところでは
バリウムイオン…0
水酸化物イオン…0
水素イオン…0
硫酸イオン…0
陽イオン(水素イオン)…0
陰イオン(硫酸イオン)…0
を書きます。

(続きます)

きらうる

さらに水酸化バリウムを加えていきます。
写真の一番右側のように、水酸化バリウム1個加えると、
バリウムイオン1個、水酸化物イオン2個が加わりますが、反応するイオンがありませんので、そのまま残ります。

今回の問題では、水酸化バリウム4cm³を加えたときに中性になっていますので、水酸化バリウム4cm³内には、バリウムイオンa個、水酸化物イオン2a個入っていたことになります。

これより、水酸化バリウムを8cm³加えたとき、
バリウムイオンはa個、水酸化物イオンは2a個増えることになるので、
グラフの横軸8のところでは
バリウムイオン…a
水酸化物イオン…2a
水素イオン…0
硫酸イオン…0
陽イオン(バリウムイオン)…a
陰イオン(水酸化物イオン)…2a
を書きます。

これらの点を結ぶと、赤線のようになります。

みかん

とても分かりやすく説明してくださり、ありがとうございます！解決できました！

Answer 2

東大生@Clearnote×東大生

硫酸と水酸化バリウムが反応すると、
H₂SO₄＋Ba(OH)₂→BaSO₄＋2H₂O
という式で反応します。（"BaOH"は惜しいですが誤りです！）
BaSO₄は沈殿するので、反応が起きると溶液に溶けていたイオンではなくなります。

問題文のように初めに硫酸があるとき、硫酸の電離はH₂SO₄→2H⁺+SO₄²⁻となるので、硫酸イオン（SO₄²⁻）の個数がa個のとき、水素イオン（H⁺）の数はその2倍の2a個となります。また、水酸化バリウムを入れていないので、水酸化イオン（OH⁻）とバリウムイオン（Ba²⁺）の個数は0です。

水酸化バリウムを4cm³入れて中和点に達したとき、はじめの
H₂SO₄＋Ba(OH)₂→BaSO₄＋2H₂O
の式で完全に反応しきっています。よって、すべてのイオンがBaSO₄（硫酸バリウム）（沈殿）とH₂O（ただの水）となり、イオンはなくなります。

中和点からさらに水酸化バリウムを入れ、8cm³まで入れたとき、これは単に水酸化バリウムが
Ba(OH)₂→Ba²⁺+2OH⁻
と電離しています。
また、中和点に至る量の2倍を入れているので、バリウムイオン（Ba²⁺）の個数はa個であり、水酸化イオンはこの2倍の2a個となります。（水素イオンと硫酸イオンはいずれも0個です。）

みかん

間違いも教えてくださりありがとうございます！
分かりやすくて解決することが出来ました！