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問1 一定濃度の溶液を作る時にはメスフラスコを使用する。また、一定体積の溶液を計り取る時にはホールピペットを使用する。なので「あ」はメスフラスコで「い」はホールピペットである。
問2 硫酸アンモニウムの化学式は(NH4)2SO4である。酸性塩はこの化学式に水素イオンが、塩基性塩は水酸化物イオンが残っていればそれらに分類させるが、今回はないので硫酸アンモニウムは正塩である。よってXである。
問3 硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムの内、ある物質を加えるとアンモニアが発生している。アンモニアは弱塩基の物質であり、硫酸アンモニウムと塩化アンモニウムは弱塩基の塩であることから弱塩基の遊離反応が発生していると考えられる。
(弱塩基の塩)+(強塩基)→(弱塩基)+(強塩基の塩)
なのである物質は強塩基である水酸化ナトリウムが答えとなる。解答は(ウ)。
問4 硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムそれぞれについて問3の弱塩基の遊離反応の式に当てはめるだけである。
(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2NH3+2H2O
NH4Cl + NaOH→NaCl +NH3 +H2O
この二つの式を足し合わせて
(NH4)2SO4+NH4Cl+3NaOH→Na2SO4+NaCl+3NH3+3H2O
これが答えとなる。
問5 逆滴定の問題である。とは言ってもやる事は普通の中和反応と同じで
(酸の出した水素イオンの総物質量)=(塩基の出した水酸化物イオンの総物質量)で解く。
今アンモニアがx [mol]吸収されていたとすると
0.200*100.00/1000=1.00*(6.00/1000)+x
これを解くとx=1.40*10^-2 [mol]
今この気体の標準状態における体積は
(1.40*10^-2)*22.4=0.3136=0.314 [L]
問6 アンモニアの逆滴定の指示薬はメチルオレンジやメチルレッドが最適である。(溶液中に含まれる塩化アンモニウムが加水分解によって溶液は弱酸性になっているため。)メチルオレンジやメチルレッドは酸性側で色の変化を起こすため、比較的酸性寄りの(ア)が答えとなる。
問7 塩化物イオンの含まれている溶液に硝酸銀水溶液を加えると塩化銀の白色沈殿が発生する。(硝酸銀水溶液は塩素の検出に用いられる。)
AgNO3+NH4Cl→NH4NO3+AgCl
今、塩化銀の沈殿が0.861 [g]生成したので物質量は0.861/143.5=6.00*10^-3 [mol]
よって上の反応式より、塩化アンモニウムは(6.00*10^-3)*53.5=0.321 [g] とわかる。
次に問4で求めた下の反応について
(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2NH3+2H2O
NH4Cl + NaOH→NaCl +NH3 +H2O
(NH4)2SO4の物質量がy [mol]だったとすると、NH4Clが6.00*10^-3 [mol]含まれていることより、アンモニアは合計2y+6.00*10^-3 [mol]生成していることが分かる。アンモニアは問5で1.40*10^-2 [mol]生成したと求めているため
2y+6.00*10^-3=1.40*10^-2
よってy=4.00*10^-3 [mol]
したがって硫酸アンモニウムの質量は(4.00*10^-3)*114.1=0.4564 [g]
硫酸ナトリウムの質量は
58.0-0.321-0.4564=57.226 [g]
以上より硫酸ナトリウムは57.2 [g]、硫酸アンモニウムは0.5 [g]、塩化アンモニウムは0.3 [g]となる。
この問題は化学の様々な知識が要求されるため、比較的難易度が高いです。もし手も足も出ないなら取り敢えず中和反応や中和滴定の問題を見直してみると良いと思います。(あるいは化学基礎の物質量の計算などももう一度チェックしてみて下さい。)
(計算は一応電卓でやっていますが、何か間違いがあればご指摘下さい。)
すいません。硫酸アンモニウムの分子量を計算ミスしていたので訂正です。
硫酸アンモニウムの質量は(4.00*10^-3)*132.1=0.5284 [g]
硫酸ナトリウムの質量は
58.0-0.321-0.5284=57.1506 [g]
以上より硫酸ナトリウムは57.2 [g]、硫酸アンモニウムは0.5 [g]、塩化アンモニウムは0.3 [g]となる。
いまちょうど解いていたので助かりました！
わざわざありがとうございます(❁´ω`❁)
なんどもすいません、7番の(NH4)2SO4の物質量のyは何故2yになるのでしょうか？
ありがとうございます！！
助かりました！