水溶液に関する問題

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2021年サレジオ学院の問題です。

次の文を読み,あとの問いに答えなさい。ただし,計算結果を答える際,整数で答えなさい。計算結果が割り切れない場合,小数第1位を四捨五入して整数で求めなさい。

ある飲食店で店長さんが感染予防のために大量の消毒液を必要としていました。そこで店長さんは薬局に行き,塩素系漂白剤とエタノールを買ってきました。

(1)塩素系漂白剤には次亜塩素酸ナトリウムという成分がふくまれています。この水よう液はアルカリ性を示します。アルカリ性の水よう液が示す性質として誤っているものを次のア~オから一つ選び,記号で答えなさい。
ア タンパク質をとかす作用があるので目に入ると失明の危険性がある。
イ 金属をとかすアルカリ性の水よう液がある。
ウ 卵のカラをとかして気体が発生する。
エ 二酸化炭素を加えると白くにごるアルカリ性の水よう液がある。
オ 胃液を中和するために分びつされるすい液はアルカリ性である。

(2)塩素系漂白剤を消毒液として使うためには,0.1%のこさまでうすめて使う必要があります。店長さんが買ってきた塩素系漂白剤には次亜塩素酸ナトリウムという成分が6%ふくまれています。この塩素系漂白剤50gを用いて,0.1%の消毒液をつくるとき、水を何g加えればよいですか。

 店長さんが薬局で買ってきたエタノールは無水エタノールという種類のものでした。この無水エタノールは水をふくまず,エタノールのみをふくむものです。店長さんがインターネットで調べたところ,エタノールの消毒作用を最も活かすためには,80容量%までうすめて使う必要があるそうです。店長さんは容量%が分からなかったので,容量%もインターネットで調べてみると「よう液100cm3にエタノールが何cm3ふくまれているかを表す」ということが分かりました。

 そこで店長さんは無水エタノール80cm3に水20cm3を加えれば水よう液が100cm3になって,80容量%になるだろうと考え,無水エタノール80cm3と水20cm3を混ぜました。しかし,図1のように水よう液は100cm3にならず,80容量%のエタノール水よう液にはなりませんでした。

(3)水と無水エタノールを混ぜたときにどれくらい体積が減少するのか調べました。
  以下の文を読み,(あ)~(う),(お)に当てはまる数値をそれぞれ整数で,(え)に当てはまる数値を表1中の密度から選んで答えなさい。
 表1は10℃でのエタノール水よう液のこさ[%]に対する密度[g/cm3]の関係です。ただし,密度とは1cm3あたりの重さ[g]を表しています。

 水35cm3,無水エタノール65cm3を混ぜる場合を考えます。水は0%のエタノール水よう液と考えられ,表1より密度は1g/cm3なので35cm3の水は35gだとわかります。
無水エタノールは100%のエタノール水よう液と考えられ,その密度は0.8g/cm3なので,65cm3の無水エタノールは(あ)gだとわかります。このエタノール水よう液全体で(い)gになるため,そのこさは(う)%になります。表1より,このエタノール水よう液の密度は(え)g/cm3なので,体積は(お)cm3となり,混ぜる前の水とエタノールの体積の合計である100cm3より小さくなっていることが分かります。

(4)このように,無水エタノールと水を混ぜると体積が減少してしまいます。80容量%のエタノール水よう液を用意するためには,どのようにエタノール水よう液をつくる必要がありますか。簡単に説明しなさい。

【解説と解答】
(1)ウは酸性の水溶液です。
(答え)ウ
(2)50×0.06=3gの次亜塩素酸ナトリウムが含まれています。これが0.1%ですから3×1000=3000gが全体の重さになるので、3000-50=2950gの水を入れます。
(答え)2950g
(3)あ 65×0.8=52g い 52+35=87g う 52÷87×100=59.77≒60% え 表から60%の密度は0.90 お 87÷0.90=96.666≒97cm3
(答え)あ 52 い 87 う 60 え 0.90 お 97
(4)エタノールに水をかき混ぜながら入れていき、メスシリンダーで100cm3になるまで入れればよいことになります。
(答え)80cm3の無水エタノールに、かき混ぜながら水を加えていき100cm3にする。


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