共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）追・再試験
問108 (化学（第3問） 問4)

正しいため、回答としては不適当です。

NH₃は反応性が高いです。
そのため、基本的にフラスコが水で濡れていると「水とNH₃が吸着し…」と考え、特にNH₃気体の量や圧力を見る問題では、不適当な行為となります。

ただし、当問は「NH₃と希硫酸の反応」についての問題です。
水で濡れたフラスコに希硫酸を注いでも、希硫酸がさらに少し薄まるだけです。

NH₃の量も硫酸イオンの量も変わりません。

そのため、NH₃と希硫酸の反応する量自体も変わりません。
 

そもそも「過剰量の希硫酸」のため、「希硫酸」のなかにも「H₂O」はやまほど含まれていますし、反応性のないものが増えても問題ありません。

何より、1.00mol/Lの希硫酸35mlと、事前に濃度を計った希硫酸を規定量だけ別容器から注いで用いています。

これから希硫酸の濃度を計ったり硫酸イオンの物質量を求めるわけではなく、また、これから溶液の量を測るわけでもありません。

そのため、「濡れていてもいい」となります。

もし「三角フラスコを硫酸イオンやアンモニウムイオンを含む液体で洗ってから希硫酸を注いでNH₃を吸収させよう」という場合には、以下2点の理由により誤りとなります。
・実験で生じたNH₃に余分なNH₃が足されてしまう
・NH₃と反応する硫酸イオンの量が変わってしまう

当問では、「純水で洗う」操作は結果に影響せず、正しい記述となります。

誤りのため、回答としては適当です。

文章がややこしいので気をつけましょう。
「残った硫酸」とは、「アンモニアを吸収した後」の硫酸であり、「硫酸アンモニウム」を含む硫酸です。
「アンモニアと反応しない硫酸と水酸化ナトリウムの反応」と書かれているからといって、アンモニアと反応していない、別容器の硫酸が出てくるわけではありません。
「たくさん硫酸を用意し、発生したアンモニアをすべて吸着させ、さらに余っている硫酸に、水酸化ナトリウムを注いで滴定する」との話をしています。

そのため、滴定後のフラスコ内には、前操作でNH₃と反応してできた(NH₄)₂SO₄と、NH₃と反応しなかった希硫酸とNaOH水溶液とでできたNa₂SO₄が存在します。
Na₂SO₄は強塩基と強酸との塩のため、水溶液は中性となります。
(NH₄)₂SO₄は、弱塩基と強酸との塩のため、水溶液は酸性となります。

したがって、滴定後の水溶液全体は酸性となります。

誤りの記述のため、回答としてはこの選択肢が適当となります。

正しいため、回答としては不適当です。

滴定後の水溶液が酸性となるため、酸性側に変色域をもつメチルオレンジを用います。
 

高校化学では、酸性側の指示薬にメチルオレンジとメチルレッド、塩基性側の指示薬にフェノールフタレインを覚えておきましょう。

また、メチルレッドとメチルオレンジは、変色域に少し差があります。
メチルオレンジのほうが、滴定終了がより強酸性に近くなる滴定に適しています。

正しいため、回答としては不適当です。

ビュレットは中和滴定などの際に厳密に量(mL)を測るための装置です。
しかし、厳密に量を測れても、反応性の高いNaOH水溶液をビュレット単体に注ぐだけでは、NaOHが大気中のCO2などと反応してNaOH水溶液の濃度が変わってしまいます。

だからといってビュレットに蓋をしてしまうと、ビュレット内の圧力変化によりNaOH水溶液の一部が気体になり…といった部分まで計算する必要が出てきます。
 

滴定は何より厳密さを重視する操作です。

厳密さを守るために使用するビュレットについて、量を正確に測るために最も簡単な工夫が「NaOH水溶液にたどり着く前にCO2と反応する塩基性の物質を置いておく」となります。

ソーダ石灰管はソーダ石灰を入れた管です。
ソーダ石灰は酸化カルシウムや水を主成分とする塩基性の乾燥剤で、アンモニアのような反応性の高い気体や水の吸収剤、CO2のようなイオンが酸性となる物質の吸着剤として用いられます。

正しい

三角フラスコが純水でぬれていても、硫酸H₂SO₄の物質量は変化しません。

誤り

残ったH₂SO₄とNaOH水溶液が過不足なく反応した時点では、（NH₄）₂SO₄とNa₂SO₄の混合溶液となります。

Na₂SO₄水溶液は中性を示しますが、（NH₄）₂SO₄は強酸（H₂SO₄）と弱塩基（NH₃）の中和で得られる正塩で、その水溶液は酸性を示しますので、水溶液全体としては酸性となります。

正しい

この滴定では終点が酸性を示しますので、指示薬Bとしては変色域が酸性側にあるメチルオレンジを用います。

正しい

ビュレットに入れたNaOH水溶液が大気に触れると、次のように二酸化炭素CO₂と反応します。

2NaOH＋O₂→Na₂CO₃＋H₂O

よってビュレット上部にソーダ石灰管を取り付けることで、大気中のCO₂を吸収させます。