二段中和 訂正しました

質問

（実験1）溶液Aを20.0mLとり、 フェノールフタレインを数滴加えた。0.10mol/l塩酸を少しずつ滴下したところ
中和店までにV1 ml必要であった

（実験２）実験１とは別に、溶液Aを20.0mLとりメチルオレンジを数滴加えた。0.10mol/l塩酸を少しずつ滴下したところ
中和店までにV２ ml必要であった

溶液Aに含まれている物質が次の(a) ～(d)の場合、それぞれV1とV2の関係を表す式は（ア）～（カ）のどれか。

a 水酸化ナトリウムのみ
b 炭酸ナトリウムのみ　
c 炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウム
d炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウム
ア V１＝２V2
イ V１＝V2
ウ ２V１＝V2
エ V１＞２V2
オ ２V１＞V2
カ ２V１＜V2

考えかたがよくわかりません。
わかりやすく丁寧に教えていただけるとうれしいです

回答No.1

Grignard007 · ベストアンサー

まずは指示薬の変色域から確認しましょうか。
フェノールフタレインの変色PHはおよそ8～10、メチルオレンジはおよそ3～5です。

つまり簡単に言うと、炭酸ナトリウムの一段階目の中和はフェノールフタレインで確認可能、二段階目の中和はメチルオレンジで確認可能です。炭酸イオンがプロトン（H+）二つと反応することはご存じですよね。
一方、水酸化ナトリウムの中和はフェノールフタレインでもメチルオレンジでも確認出来ます。
これは水酸化ナトリウムが強い塩基であり、中和点でPH幅が大きく出ることためです。

ここで問題を見てみると、実験１と実験２で何の中和が確認できるのか分かりますね。
前者では（水酸化ナトリウムの中和＋炭酸ナトリウムの一段階目の中和）に要した塩酸の量が確認できます。
後者では（水酸化ナトリウムの中和＋炭酸ナトリウム全体の中和）に要した塩酸の量が確認できます。

もちろん炭酸ナトリウム全体の中和に要した塩酸の量は、一段階目の中和に要した量の二倍になりますよね。

塩基の濃度が書いてないのできっちりとは解けませんが、
Aのとき、水酸化ナトリウムのみなので　Ｖ１＝Ｖ２
Ｂのとき、炭酸ナトリウムのみなので　２Ｖ１＝Ｖ２
Ｃのとき、炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムなので　Ｖ１＜Ｖ２（炭酸ナトリウムの中和二段階目の分だけＶ２が多い）
しいて選択肢から選ぶなら　２Ｖ１＞Ｖ２でしょうか

さてＤのとき、炭酸水素ナトリウムは弱酸ですね。
従って酸性ＰＨで中和が確認されます。
そのためメチルオレンジで確認されますね。
よって、Ｖ１＜Ｖ２なので選ぶならオですかね。

まぁ炭酸水素ナトリウムに塩酸を加えると緩衝能を発揮してＰＨ変化が抑えられるといったことも考えられますが…。
その場合は両方で確認できるためＶ１＝Ｖ２になりますね。

指示薬の変色域が酸性なのか塩基性なのか、また中和点でのＰＨ幅はどうなっているのか（酸と塩基の強さが違うときは、中和点のＰＨがより強い方のＰＨに引き寄せられます）
そこら辺を考えると上手く解けると思いますよ。

回答No.2

Grignard007

回答NO1の者ですが、炭酸水素ナトリウムは弱塩基ですね。
タイプミスで混乱させてしまったなら申し訳ありません。