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センター試験 2019 追試 第1問 問6

塩化鉄(Ⅲ)水溶液を沸騰水に加えて水酸化鉄(Ⅲ)のコロイド溶液を生成させた。このコロイド溶液をセロハンの袋に入れ，図1に示すように純水中で透析した後，次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。これらの実験に関する記述として誤りを含むものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

実験Ⅰ
(1)　透析後のコロイド溶液を3 mlずつ試験管A・Bにとった。
(2)　Aに0.1 mol/Lの$Na_2SO_4$水溶液を加えると，沈殿が生じた。
(3)　Bに0.2 mol/Lの$NaCl$水溶液を少量加えても，変化が生じなかった。

実験Ⅱ
(1)　透析後のビーカーに残った水を3 mlずつ試験管C・Dにとった。
(2)　Cに硝酸銀水溶液を加えると，白濁した。
(3)　DにBTB(ブロモチモールブルー)溶液を加えると，黄色に変色した。

①実験Ⅰより，このコロイド粒子は負に帯電していることがわかる。
②実験Ⅰより，$Na_2SO_4$水溶液の代わりに0.1 mol/Lの$K_2SO_4$水溶液を少量加えても，沈殿が生じることがわかる。
③実験Ⅱより，透析により塩化物イオンがセロハンを通過したことがわかる。
④実験Ⅱより，透析により水素イオンがセロハンを通過したことがわかる。

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塩素系漂白剤に含まれる次亜塩素酸ナトリウム $NaClO$の濃度を求める実験について,以下の文章を読み,問に答えなさい。

塩素系漂白剤をホールピペットを用いてメスフラスコへ正確に $5.0mL$移し,メスフラスコに純粋な水を加えて $100mL$ に希釈した。
この溶液をホールピペットを用いてコニカルビーカーヘ正確に
$10mL$移し,純粋な水を約$100mL$加えた。
①そこにヨウ化カリウム$KI$を$1.0g,1.5mol/L$の硫酸$H_2SO_4$水溶液を$5.0mL$加えたところ,ヨウ素$I_2$が生じて溶液が褐色に変化した。
この溶液を,ビュレットを用いて$0.10mol/L$のチオ硫酸ナトリウム$Na_2S_2O_3$水溶液にて滴定した。
途中,試料溶液の色が薄くなったところで指示薬としてデンプン水溶液を少量加えると,溶液の色が青紫色に変化した。
この色が消えるまで滴定を続けたところ,総量$10mL$を要した。
ただし,ヨウ素$I_2$とチオ硫酸ナトリウム$Na_2S_2O_3$は,以下のように反応する。
$I2 + 2Na_2S_2O_3 →2NaI + Na_2S_4O_6$

問 1 下線部①の酸化剤と還元剤の反応を,電子$(e^{-})$を含むイオン反応式でそれぞれ答えなさい。

問 2 この塩素系漂白剤に含まれる次亜塩素酸ナトリウムのモル濃度は何$mol/L$ですか。
有効数字 2 桁で答えなさい。
ただし,漂白剤中で反応に関係するものは$NaClO$以外に存在しないものとする。

問 1
酸化剤:$ClO^{-} + 2H^{+} + 2e^{-} → Cl- + H_2O$
還元剤:$2I^{-} → I_2 + 2e^{-}$
※次亜塩素酸イオンの塩素原子の酸化数は$+1$であることに注意

問 2
問 1の半反応式より以下のイオン反応式が得られる。
$ClO^{-} + 2H^{+} + 2I^{-} → I_2 + Cl^{-} + H_2O$
これより,($ClO^{-}$の数) =($NaClO$の数) =($I_2$の数)※であることがわかる。
希釈前の漂白剤の次亜塩素酸ナトリウムのモル濃度$c〔mol/L〕$とすると,$5.0mL→100mL$にしていることから濃度は$20$分の$1$になっている。
また,ヨウ素$1$個と反応するチオ硫酸ナトリウムは$2$個なので,($NaClO$の数) =($I_2$の数)であることとあわせて,
$\displaystyle \frac{c}{20}[mol/L] \times \displaystyle \frac{10}{1000}L \times 2=0.10mol/L \times \displaystyle \frac{10}{1000}L$これを解いて,$c=1.0mol/L$

※補足 この問題では KI の式量が与えられていないため mol は計算できないが,次亜塩素酸
ナトリウムをすべて反応させる必要があるので,ヨウ化カリウムは反応に十分な量を加えている
はずである(そうでなければ滴定として失敗である)。
結果から、$\displaystyle \frac{0.1}{20}[mol/L] \times \displaystyle \frac{10}{1000}L =5.0 \times 10^{-5}mol,KI$の式量 166 から$\frac{1.0g}{166g/mol} \fallingdotseq 6.0 \times 10^{-3}mol$なので,十分な量の $KI$ を加えていることが確認できる。

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塩の分類とその液性についての解説動画です

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化学基礎
純物質、混合物、単体、化合物、混合物の分離、炎色反応について解説します。
※音声のみ

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第1問 現在の相対量の基準を述べなさい。

第2問 空欄を埋めよ。
原子量とは、各元素の(　　)の相対質量と存在比から求めた平均値で表されている。

第3問 原子量・分子量・式量の数値は相対的な質量を表すが、この数値にgをつけたものは何を意味するか。

第4問 アボガドロの法則とは何か。

第5問 アボガドロ定数を$6.0 \times 10^{23}/mol$として、$n〔mol〕=$の形で粒子数と物質量の関係を示しなさい。

第6問 ある物質$w〔g〕$がある。その物質のモル質量を$M〔g/mol〕$として$n〔mol〕=$の形で質量と物質量の関係を示しなさい。

第7問 $0℃,1.013 \times 10^5Pa$の気体が$V〔L〕$ある。
$n〔mol〕=$の形で体積と物質量の関係を示しなさい。

第8問 モル濃度$c〔mol/L〕$の水溶液が$v〔mol/L〕$ある。
$n〔mol〕=$の形でモル濃度と物質量の関係を示しなさい。

第9問 ①密度とは何か説明しなさい。 また、②科学計算において密度が与えられたときやるべきことを答えなさい。