【前回の記事】中和反応 解答・解説
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中和反応の仕組みを理解したら、次はモル計算です！「酸のH⁺のmol数＝塩基のOH⁻のmol数」という関係を使えば、濃度・体積・質量などを求める計算問題が解けるようになります。
- 中和のモル計算の基本式
- 例題①：濃度を求める
- 例題②：体積を求める
- 例題③：混合溶液の計算
- 例題④：過不足のある中和
- 練習問題5問
中和反応では酸のH⁺のmol数と塩基のOH⁻のmol数が等しいときに過不足なく中和します。
【中和の基本式】
酸のmol数 × 価数 ＝ 塩基のmol数 × 価数
→ 酸のH⁺のmol数 ＝ 塩基のOH⁻のmol数
濃度c（mol/L）× 体積V（L）× 価数n で H⁺（またはOH⁻）のmol数を求める
c：濃度（mol/L） V：体積（L） n：価数
添字a＝酸、添字b＝塩基
問題：濃度不明のNaOH水溶液20.0 mLに0.10 mol/LのHCl水溶液15.0 mLを加えたところ中和した。NaOH水溶液の濃度を求めよ。
酸：HCl（1価） c_a＝0.10 mol/L V_a＝15.0 mL＝0.0150 L
塩基：NaOH（1価） c_b＝? V_b＝20.0 mL＝0.0200 L
0.10 × 0.0150 × 1 ＝ c_b × 0.0200 × 1
1.50 × 10⁻³ ＝ c_b × 0.0200
c_b ＝ 1.50 × 10⁻³ ÷ 0.0200 ＝ 0.075 mol/L
問題：0.20 mol/LのH₂SO₄水溶液25.0 mLを中和するのに必要な0.30 mol/LのNaOH水溶液は何mLか。
酸：H₂SO₄（2価） c_a＝0.20 mol/L V_a＝25.0 mL＝0.0250 L
塩基：NaOH（1価） c_b＝0.30 mol/L V_b＝?
0.20 × 0.0250 × 2 ＝ 0.30 × V_b × 1
0.010 ＝ 0.30 × V_b
V_b ＝ 0.010 ÷ 0.30 ＝ 0.0333… L ＝ 33.3 mL
H₂SO₄は2価なので、H⁺のmol数はH₂SO₄のmol数の2倍になります。価数のかけ忘れが最もよくある間違いです。
問題：0.10 mol/LのHCl水溶液100 mLと0.10 mol/LのH₂SO₄水溶液50.0 mLを混合した溶液を、0.20 mol/LのNaOH水溶液で中和した。必要なNaOH水溶液の体積を求めよ。
HCl（1価）のH⁺：0.10 × 0.100 × 1 ＝ 1.0 × 10⁻² mol
H₂SO₄（2価）のH⁺：0.10 × 0.0500 × 2 ＝ 1.0 × 10⁻² mol
H⁺の合計：1.0×10⁻² ＋ 1.0×10⁻² ＝ 2.0 × 10⁻² mol
OH⁻のmol数 ＝ H⁺のmol数 ＝ 2.0 × 10⁻² mol
NaOH（1価）なのでNaOHのmol数 ＝ 2.0 × 10⁻² mol
V ＝ 2.0×10⁻² ÷ 0.20 ＝ 0.100 L ＝ 100 mL
問題：0.20 mol/LのHCl水溶液100 mLに0.10 mol/LのNaOH水溶液100 mLを加えた。混合後の溶液は酸性か塩基性か。また残っているH⁺またはOH⁻のmol数を求めよ。
H⁺のmol数：0.20 × 0.100 × 1 ＝ 2.0 × 10⁻² mol
OH⁻のmol数：0.10 × 0.100 × 1 ＝ 1.0 × 10⁻² mol
H⁺（2.0×10⁻²）＞ OH⁻（1.0×10⁻²）→ H⁺が過剰
混合後は酸性
残H⁺ ＝ 2.0×10⁻² − 1.0×10⁻² ＝ 1.0 × 10⁻² mol
- 中和の基本式：c_a × V_a × n_a ＝ c_b × V_b × n_b
- 酸のH⁺のmol数 ＝ 濃度 × 体積(L) × 価数
- 多価の酸・塩基は価数を必ずかける（H₂SO₄は×2）
- 混合溶液は各酸・塩基のH⁺・OH⁻のmol数を合計する
- 過不足あり：H⁺ > OH⁻ → 酸性、OH⁻ > H⁺ → 塩基性
✏️ 練習問題【全5問】
解答・解説は次の記事で確認しましょう！
0.15 mol/LのNaOH水溶液30.0 mLを中和するのに必要な0.10 mol/LのHCl水溶液は何mLか。
濃度不明のH₂SO₄水溶液10.0 mLを0.20 mol/LのNaOH水溶液40.0 mLで中和した。H₂SO₄水溶液の濃度を求めよ。
0.10 mol/LのHCl水溶液200 mLと0.10 mol/LのH₂SO₄水溶液100 mLを混合した溶液を0.20 mol/LのKOH水溶液で中和した。必要なKOH水溶液の体積を求めよ。
0.30 mol/LのHCl水溶液100 mLに0.20 mol/LのCa(OH)₂水溶液100 mLを加えた。
①混合後の溶液は酸性か塩基性か。
②残っているイオンとそのmol数を求めよ。
水酸化ナトリウム2.0 gを水に溶かして500 mLにした。この溶液を0.10 mol/LのHCl水溶液で中和するのに必要な体積を求めよ。（NaOHの式量：40）
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