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中和に関する問題

2022年早稲田中学の問題です。

次の実験操作を読み、以下の問いに答えなさい。なお、表は実験の結果をまとめたものです。
 [操作1]固体の水酸化ナトリウム10gに水を加えて混合し、水酸化ナトリウム水落液500cm3を作った。
 [操作2]ある濃度のうすい塩酸を70 cm3ずつ6つのビーカーA~Fに入れた。
 [操作3]図のようなこまごめピペットを用いて、[操作1]の水酸化ナトリウム水溶液を表の体積で、ビーカーA~Fに加え混合した。
 [操作4]ビーカーの水溶液を加熱し、蒸発させてビーカーに残った固体の重さをそれぞれ調べた。

問1 下線部のこまごめピペットについて、最もふさわしい使用方法を選び、記号で答えよ。
   ア 何かの液体でぬれていたが、そのまま使用した。
   イ 蒸留水を少量吸い上げることでピペット内を洗い、そのまま使用した。
   ウ 蒸留水を少量吸い上げることでピペット内を洗い、ドライヤーで乾燥させてから使用した。
   エ これからはかり取る水溶液を少量吸い上げることでピペット内を洗い、そのまま使用した。

問2 [操作3]を行った後のビーカーCにある水溶液と同じものを用意し、中性の状態のBTB液を少量加えた。このときBTB液は、何色に変化するか。

問3 このうすい塩酸70 cm3 とちょうど中和する水酸化ナトリウム水溶液は何cm3か。

問4 [操作4]を行った後のビーカーDに残った固体の中で、食塩は何gか。

問5 [操作4]を行った後のビーカーEとFに残った固体を別のビーカーに入れ、水を加えて完全に溶かした。これに[操作2]で用いたうすい塩酸70 cm3を加えたとき、水溶液は酸性になった。
   その後、この水溶液に再び[操作4]を行うと、残った固体の重さは何gか。

問6 [操作3]を行った後のビーカーBの水溶液11 cm3と、ビーカーFの水溶液15 cm3をはかり取り混合した。この水溶液を中性にするには、ビーカーBの水溶液をあと何cm3加えたらよいか。

問1 蒸留水を少量でも吸い上げれば、内容が変わってしまう恐れがあるので、これから使用する水溶液で洗います。
(答え)エ
問2 ビーカーに残った固体の重さがCとDの間で変化しているので、この間で中和が起こっています。Cはまだ中和前ですから、酸性ですから黄色。
(答え)黄
問3 AからBへは10cm3あたり0.3gずつ増え、DからEには10cm3あたり0.2g増えています。CとDの間では0.26g増えていますから、全部DからEと同じだと0.06g足りません。
1cm3あたりの差は0.01gですから、0.06÷0.01×1=6cm3になるので、50+6=56cm3
(答え)56
問4 Cは全部食塩です。あと6cm3分食塩が増えますから、1.50+0.03×6=1.68gになります。
(答え)1.68
問5 水溶液が酸性になったので、固体は全部食塩です。したがって70+80=150cm3分の食塩ですから0.03×150=4.5g
(答え)4.5
問6 Bは110cm3のうち、11cm3ですから水酸化ナトリウム水溶液が4cm3、塩酸が7cm3入っています。一方Fは150cm3のうち、水酸化ナトリウム水溶液が8cm3、塩酸が7cm3入っていますから、混ぜると水酸化ナトリウム水溶液12cm3、塩酸14cm3になるので、70:56=14:11.2から水酸化ナトリウムが11.2cm3で中和します。しかし、水酸化ナトリウム水溶液が12cm3ありますから、0.8cm3余ります。
Bは40cm3水酸化ナトリウム水溶液を入れたので、16cm3分余るはずですから、ちょうど0.8cm3はその20分の1にあたるので、110÷20=5.5cm3
(答え)5.5


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中和に関する問題

2022年 ラ・サール中学の問題です。

酸性水溶液の塩酸とアルカリ性水溶液の水酸化ナトリウム水溶液を混ぜ合わせると、互いの性質を打ち消しあって中性の塩化ナトリウムを生じます。このような反応を中和反応とよんでいます。水酸化ナトリウム水溶液Aと塩酸Bを用いて、下記の実験1~6を行いました。

実験1 50mL の水酸化ナトリウム水溶液Aをとって,加熱して水分をすべて蒸発させると水酸化ナトリウムの固体が4g残った。
実験2 水酸化ナトリウム水溶液AにBTB液を数滴加えると、( あ )色になった。
実験3 実験2のあと、さらに塩酸Bを40mL加えたが、溶液の色は( あ )色のままであった。
実験4 実験3のあと、混合水溶液を蒸発皿に移して、加熱して水分をすべて蒸発させると、水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムの混合物が5.6g残った。
実験5 実験4で残った混合物をビーカーに移し、水を入れて50 mLとした。これに塩酸Bを70mL加えたところで、BTB液を数滴加えると水溶液は黄色になった。
実験6 実験5の混合水溶液を蒸発皿に移して、加熱して水分をすべて蒸発させると、蒸発皿に白色の固体が6g残った。

(1)文中の(あ)に適する色を答えなさい。

(2)塩酸が入った試験管と水酸化ナトリウム水溶液が入った試験管を区別する方法として、誤っているものを選びなさい。
  ア.青色リトマス試験紙をつけてみる。   イ.鉄の粒を加える。
  ウ.フェノールフタレイン液を加える。   エ.食塩水を加える。
  オ.加熱して水を蒸発させる。

(3)実験4で残った混合物5.6gにふくまれる水酸化ナトリウムの重さは何gですか。

(4)50mLの水酸化ナトリウム水溶液Aに塩酸Bを加えたとき、水酸化ナトリウム水溶液Aと塩酸Bがどちらもあまることなく反応するのは、塩酸Bを何mL加えたときですか。

(5)50mLの水酸化ナトリウム水溶液Aに、塩酸Bを25mL加えた場合、反応後の溶液中に生じた塩化ナトリウムの重さと残った水酸化ナトリウムの重さはそれぞれ何gですか。

(6)25 mLの塩酸Bに水酸化ナトリウム水溶液Aを加えていった場合、反応後の溶液中に生じた塩化ナトリウムと残った水酸化ナトリウムの重さの比が1:2になるのは水酸化ナトリウム水溶液Aを何mL加えたときですか。

【解説と解答】
(1)アルカリ性の溶液に対してBTB溶液の反応は青色です。
(答え)青
(2)食塩水を加えても区別ができません。
(答え)エ
(3)最終的に4gの水酸化ナトリウムがすべて反応すると6gの塩化ナトリウムになります。一方5.6gになったときは1.6g増えているので、ちょうど中和したときの塩酸の量を【20】とすれば5.6gの時は【16】加えたことになります。したがってこのときできている塩化ナトリウムの量は6÷20×16=4.8gですから、水酸化ナトリウムは5.6-4.8=0.8gです。
(答え)0.8g
(4)40mLがちょうど4/5のところですから、ちょうど中和する塩酸Bは50mLです。
(答え)50mL
(5)塩酸Bを25mL入れた時、できる塩化ナトリウムは3gです。4gあった水酸化ナトリウムが半分なくなったので、水酸化ナトリウムは2gです。
(答え)塩化ナトリウムの重さ 3g 水酸化ナトリウムの重さ 2g
(6)塩酸がなくなるまで、水酸化ナトリウムは余りません。塩酸B25mLにちょうど中和するのはAが25mLです。このときできる塩化ナトリウムは3gですから、水酸化ナトリウムは6g必要になります。
水酸化ナトリウム水溶液A50mLに4gの水酸化ナトリウムが含まれますから6gいれるのには75mL必要で、中和に25mL必要ですから合計100mL。
(答え)100mL


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水溶液に関する問題

2022年浦和明の星の問題です。

5つのビーカーに、5種類の水落液A~E(食塩水、炭酸水、アンモニア水、うすい塩酸、水酸化ナトリウム水溶液)のいずれかが入っています。どのビーカーにどの水溶液が入っているかを調べたところ、次のようになりました。これに関する各問いに答えなさい。

問1 BとEはそれぞれどの水溶液だと考えられますか。もっとも適当なものを選び、それぞれア~オで答えなさい。

   ア.食塩水       イ.炭酸水           ウ.アンモニア水
   エ.うすい塩酸     オ.水酸化ナトリウム水溶液

問2 CとDを用いて実験1、実験2を行いました。これに関する(a)、(b)に答えなさい。

実験1
 ① 試験管にC4mL とD6mmLを混ぜた。
 ② ①の試験管に緑色のBTB溶液を加えた。

実験1の結果                       ・
 水溶液の色は緑色になった。

実験2
 ① 試験管にC4mL とD6mL を混ぜた。
 ② ①の水溶液を蒸発皿にすべて移し、加熱して水分をすべて蒸発させた。
実験2の結果
 蒸発皿に白い固体0.5gがあらわれた。

 (a)緑色のBTB溶液を加えたとき、水溶液の色が黄色になるのはどれですか。すべて選び、ア~オで答えなさい。

   ア.C 3mLとD7mLを混ぜた水溶液
   イ.C 5mLとD5mLを混ぜた水溶液
   ウ.C 2mLとD3mLを混ぜた水溶液
   エ.C 3mLとD2mLを混ぜた水溶液
   オ.C 1mLとD2mLを混ぜた水溶液

 (b)CとDを混ぜた水溶液を加熱して水分をすべて蒸発させたとき、同じ重さの固体があらわれるのはどれですか。2つ選び、ア~オで答えなさい。また、その重さは何gですか。

   ア.C 5mLとD5mLを混ぜた水溶液
   イ.C 7mLとD3mLを混ぜた水溶液
   ウ.C 2mLとD3mLを混ぜた水溶液
   エ.C 3mLとD2mLを混ぜた水溶液
   オ.C 3mLとD1mLを混ぜた水溶液

問3 鉄片を入れた試験管にCを加えたところ、泡か出て鉄片は小さぐなりました。しぱらくすると、鉄片は完全に見えなくなりましたo見えなくなった鉄片のゆくえについて3つの仮説を立てました。そして3つの仮説を確かめるために、実験3~実験5を行いました。これに関する(a)、(b)に答えなさい。
  仮説1:鉄片は、泡になって空気中へ出ていき、Cの中に存在していない。
  仮説2:鉄片は、鉄の小さな粒になり、目には見えないがCの中に存在している。
  仮説3:鉄片は、鉄ではない小さな粒になり、目には見えないがCの中に存在している。

実験3
 ①鉄片を入れた試験管にCを加え、鉄片が完全に見えなくなるまでしばらく置いた。
 ②Cと①で得られた水溶液Fをそれぞれ蒸発皿に移し、加熱して水分をすべて蒸発させた。

実験3の結果
 Cを入れた蒸発皿には何もあらわれなかった。Fを入れた蒸発皿には固体Gがあらわれた。

実験4
 鉄片と実験3で得られたGに、それぞれ磁石を近づけた。
実験4の結果
 鉄片は磁石に引きつけられた。Gは磁石に引きつけられなかった。

実験5
 ① 鉄片と実験3で得られたGを、それぞれ別の試験管に入れた。
 ② それぞれの試験管にCを加えた。
実験5の結果
 鉄片を入れたCからは泡か出たOしばらくすると、鉄片は完全に見えなくなった。
 Gを入れたCからは泡が出なかった。しばらくすると、Gは完全に見えなくなった。
(a)実験3~実験5から、仮説1が間違っていることがわかります。仮説1が間違っていることがわかる実験はどれですか。1つ選び、3~5で答えなさい。また、仮説1が正しいならば、どのような結果になるはずですか。過不足なく選び、ア~力で答えなさい。

ア.Cを入れた蒸発皿とFを入れた蒸発皿のどちらの蒸発皿にも何もあらわれない。
イ.Cを入れた蒸発皿とFを入れた蒸発皿のどちらの蒸発皿にも固体があらわれる。
ウ.鉄片とGのどちらも磁石に引きつけられる。
エ.鉄片とGのどちらも磁石に引きつけられない。
オ.鉄片を入れたCとGを入れたCのどちらからも泡が出る。
カ.鉄片を入れたCとGを入れたCのどちらからも泡が出ない。

(b)実験3~実験5から、仮説2が間違っていることがわかります。仮説2が間違っていることがわかる実験はどれですか。2つ選び、3~5で答えなさい。また、仮説2が正しいならば、どのような結果になるはずですか。過不足なく選び、(a)のア~力で答えなさい。

【解説と解答】
問1 Aは泡が出ていたので炭酸水。固体が溶けているのは食塩水と水酸化ナトリウム水溶液。BTBの反応からDが水酸化ナトリウム水溶液、Eが食塩水。Bはアンモニア水、Cが塩酸。 
(答え)B ウ  E ア  
問2 実験①でC:D=2:3で中和することがわかります。酸性になるのはCが多いので、イとエ。(b)では、Dが同じでCがその3分の2以上あればよいことになります。ア~オの条件ではDが3mLでCが2mL以上になればよいのでイとウ。重さは実験2の半分で0.25g。
(答え)(a)イ,エ (b)イ・ウ  重さ 0.25
問3 塩酸に鉄を入れたので、塩化鉄になります。実験3で得られた固体Gが塩化鉄です。塩化鉄は磁石には反応せず、塩酸に溶けますが泡は出ません。仮説1はCの中に鉄は存在しないことになるので、これは間違いですが、それを調べた結果としては実験3が正しく、もし仮設1が正しければCにもFにも何も現れないことになります。
仮説2は鉄が残るということですが、もし鉄が残るのであれば磁石に吸い付けられるでしょうし、塩酸に溶かしたとき泡が出なければいけません。
(答え)(a)実験 3  結果 ア (b)実験 4・5  結果 ウ,オ


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