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)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)追・再試験 問108(化学(第3問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

コバルト(Ⅲ)イオンCo3+は配位数6の錯イオンをつくり、塩化物イオンCl、アンモニアNH3,水H2Oはいずれも配位子としてCo3+に配位結合することができる。ある錯塩Aは、Co3+にこれらの配位子が配位結合した錯イオンの塩(えん)であるが、何がいくつ配位しているのかは不明である。そこで、A中の一つのCo3+に対していくつのNH3が配位しているのかを調べるために、次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。

実験Ⅰ
Aを3.01gはかり取り、過剰量のシュウ酸に加え、110℃で加熱して融解させた後、大気中、650℃で十分に加熱した。

結果Ⅰ
0.964gの四酸化三コバルトCo3O4(式量241)が得られた。

実験Ⅱ
結果Ⅰに基づき、Co3+を0.0100mol含むAをはかり取り、丸底フラスコに入れ、図1に示すように、A中からNH3を完全に発生させるために十分な体積の6mol/L水酸化カリウムKOH水溶液を加えて煮沸した。このとき、発生した水蒸気とともにNH3を1.00mol/Lの希硫酸35.0mLにすべて吸収させた。NH3を吸収した希硫酸に適切な指示薬Bを加え、1.00mol/Lの水酸化ナトリウムNaOH水溶液を使って滴定した。

結果Ⅱ
指示薬Bの変色には20.00mLのNaOH水溶液が必要であった。

実験Ⅱでは、Aが分解されて発生したNH3を過剰量の希硫酸に吸収させ、NH3と反応せずに残った硫酸をNaOH水溶液により中和滴定することで、発生したNH3の物質量を求めている。実験Ⅱに関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
  • NH3を吸収させる希硫酸を入れる三角フラスコは、洗浄して純水ですすいだ後に、ぬれたまま用いてもよい。
  • NaOH水溶液による中和滴定で、残った硫酸とNaOHが過不足なく反応した時点では、水溶液は中性となる。
  • NaOH水溶液による中和滴定では、指示薬Bとしてメチルオレンジを用いる。
  • この滴定に用いるビュレットの上部にソーダ石灰管を取り付けているのは、NaOH水溶液が大気中のCO2を吸収するのを防ぐためである。

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この過去問の解説 (1件)

01

中和滴定の総合的な問題です。

選択肢1. NH3を吸収させる希硫酸を入れる三角フラスコは、洗浄して純水ですすいだ後に、ぬれたまま用いてもよい。

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。

選択肢2. NaOH水溶液による中和滴定で、残った硫酸とNaOHが過不足なく反応した時点では、水溶液は中性となる。

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、(NH42SO4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、(NH42SO4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。

選択肢3. NaOH水溶液による中和滴定では、指示薬Bとしてメチルオレンジを用いる。

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。

選択肢4. この滴定に用いるビュレットの上部にソーダ石灰管を取り付けているのは、NaOH水溶液が大気中のCO2を吸収するのを防ぐためである。

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。

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