チオ硫酸ナトリウムと硫酸の反応で発生するガスの濃度

質問

よろしくお願いします。或る法例に定められた試験項目で、亜硫酸ガス中の耐環境試験があるのですが、そのガス濃度を予想したいと考えています。

～5Lの試験器の中に濃度40g/Lのチオ硫酸ナトリウム水溶液を500mL入れ、硫酸を体積比で硫酸1対蒸留水35の割合に溶かした溶液156mLを1000mLの水に溶かした溶液を10mL加えて発生させる亜硫酸ガス中に、～
（L=リットル）

この文面に混乱しております。一体、当該試験器の中は如何ほどの濃度の亜硫酸ガスになるのでしょう？

回答No.2

HIMADESU

与えられた反応式で見ると、硫酸が過剰でないと、チオ硫酸ナトリウムは分解しきらないことになります。与えられた数字から計算すると、チオ硫酸ナトリウムは、硫酸の１８０倍モル位あるため、どうも反応式は違うようです。多分、硫酸は触媒的に作用するものと思われます。会社に辞典をおいてあるので、明日調べておきます。
　さて硫酸が触媒とし、チオ硫酸ナトリウム（分子量＝１５８）が全量分解したとすると、生成ガス量は
　　40g/L*0.5L/158=126.6mol
　　126.6*22.4L/mol=2.84L
　となります。濃度は？との事ですが、試験器の構造がわからないので、ちょっと戸惑っています。閉鎖系であるとすれば、その分圧力が上がるので、
　2.84L/｛(5L-0.51L)+2.84｝*100=38.4%
　になります。大分濃いですね。チオ硫酸ナトリウムは、20mg/Lの間違いではありませんか？この濃度の亜硫酸ガスは、相当危険です。
　あと気になったのは、チオ硫酸ナトリウムが５水和物になっていることです。濃度40g/Lの中には、結晶水は入っていませんよね？通常、40g/Lと言えば、無水和物ベースです。

お礼

HIMADESUさんありがとうございます。
申し訳ありません、個々の化学式を拾って、数合わせで反応式を書いていました。一応、化学系の新入社員に見てもらったのですが、やはり反応式違っていましたか・・・。試験は試験器内温度45℃で行われるということが判りました。
> 硫酸は触媒的に作用するものと思われます。
なるほど、そう言う働きもあるのですね。
> あと気になったのは、チオ硫酸ナトリウムが５水和物になっていることです。
すみません、これも化学式を調べて拾ってきたものをそのまま載せていました。
> 閉鎖系であるとすれば、その分圧力が上がるので、
試験器は閉鎖系でなく小さな排気口があります。よって圧は上がらず、ガスの発生が止まるまで自然に容器内に拡散すると思われます。
> この濃度の亜硫酸ガスは、相当危険です。
この法例はかなり過酷な耐環境試験を課しているので、高い数値結果になることはあるかもしれません。
> 会社に辞典をおいてあるので、明日調べておきます。
恐縮です。ここまで丁寧にご教授頂けるとは思いませんでした。当方でも引き続き調査すると共に、お言葉に甘させて頂きます。