08ko-017　

この章では，化学反応の量的関係を調べる実験を紹介します。この実験では，炭酸カルシウムＣａＣＯ３と塩酸ＨＣｌの反応を使います。炭酸カルシウムは，石灰石，大理石などの主成分であるだけでなく，貝殻や卵の殻の主成分です。 　　　 １．石灰石に塩酸を加えると，何が発生しますか？ 二酸化炭素 ２．１の気体の確認方法を説明しなさい。 石灰水が白濁すると二酸化炭素であることがわかる。 　炭酸カルシウムと塩酸の反応によってできるものは塩化カルシウムＣａＣｌ２と二酸化炭素ＣＯ２と水Ｈ２Ｏです。ビーカーの中で反応させますから，生成した二酸化炭素は空気中に逃げますね。できた二酸化炭素がすべて空気中に逃げたと仮定すると，質量の減少分は生成した二酸化炭素の質量に等しくなります。したがって，生成した二酸化炭素の物質量を求めることができるわけです。

１　薬包紙に次の質量の炭酸カルシウムをはかり取る。０．５０ｇ，１．００ｇ，２．００ｇ，３．００ｇ，４．００ｇ，５．００ｇ ２　５．０ｍｏｌ/Lの塩酸を１０ｍLはかり取り，６個のビーカーに入れる。 ３　電子天秤で，図のようにして反応前の全質量Ｗ１をはかる。 ４　炭酸カルシウムを塩酸の中に少しずつ加え，全部加え終わったら薬包紙でふたをする。 ５　ビーカーを振って泡が出なくなたら，反応後の全質量Ｗ２をはかる。ビーカー内に未反応の炭酸カルシウムが残っていないか確認する。 　実験結果を次の表にまとめる。   　 ＣａＣＯ３の質量 ０．５０ｇ １．００ｇ ２．００ｇ ３．００ｇ ４．００ｇ ５．００ｇ Ｗ１ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ Ｗ２ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ Ｗ１−Ｗ２ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 　　　　ｇ 未反応のＣａＣＯ３の有無

実験結果を確認しましょう。 　 ＣａＣＯ３の質量 ０．５０ｇ １．００ｇ ２．００ｇ ３．００ｇ ４．００ｇ ５．００ｇ Ｗ１ ４８．１０ｇ ４５．７９ｇ ３８．６５ｇ ４８．０８ｇ ４０．４６ｇ ５０．０１ｇ Ｗ２ ４７．８９ｇ ４５．３６ｇ ３７．７５ｇ ４７．００ｇ ３９．３８ｇ ４８．９３ｇ Ｗ１−Ｗ２ ０．２１ｇ ０．４３ｇ ０．９０ｇ １．０８ｇ １．０８ｇ １．０８ｇ 未反応のＣａＣＯ３の有無 無 無 無 有 有 有 　炭酸カルシウムＣａＣＯ３が３ｇ以上になると，未反応の炭酸カルシウムが残るようになり，また，発生した二酸化炭素ＣＯ２の質量が一定になっていることがわかりますね。 　それでは，考察です。

炭酸カルシウムＣａＣＯ３の式量は， ４０＋１２＋１６×３＝１００ 　二酸化炭素の分子量は， １２＋１６×２＝４４ 実験結果を物質量に換算すると， ＣａＣＯ３の質量 ０．５０ｇ １．００ｇ ２．００ｇ ３．００ｇ ４．００ｇ ５．００ｇ ＣａＣＯ３の物質量 ０．００５０ｍｏｌ ０．０１０ｍｏｌ ０．０２０ｍｏｌ ０．０３０ｍｏｌ ０．０４０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ＣＯ２の物質量 ０．００４８ｍｏｌ ０．００９８ｍｏｌ ０．０２０ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ＨＣｌの物質量 ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ 　ＨＣｌとＣａＣＯ３が過不足なく反応するのは， ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ 塩酸が０．００５０ｍｏｌだから，この塩酸と過不足なく反応する炭酸カルシウムは０．０２５ｍｏｌ １００×０．０２５＝２．５〔ｇ〕 　物質量の関係は， ＣａＣＯ３：ＨＣｌ：ＣＯ２＝１：２：１ 　この反応の量的関係の理論値は，次のようになる。 ＣａＣＯ３の質量 ０．５０ｇ １．００ｇ ２．００ｇ ３．００ｇ ４．００ｇ ５．００ｇ ＣａＣＯ３の物質量 ０．００５０ｍｏｌ ０．０１０ｍｏｌ ０．０２０ｍｏｌ ０．０３０ｍｏｌ ０．０４０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ＣＯ２の物質量 ０．００５０ｍｏｌ ０．０１０ｍｏｌ ０．０２０ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ０．０２５ｍｏｌ ＣＯ２の質量 ０．２２ｇ ０．４４ｇ ０．８８ｇ １．１ｇ １．１ｇ １．１ｇ ＨＣｌの物質量 ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ ０．０５０ｍｏｌ

反応の前後の質量の差は，ほとんど発生した二酸化炭素の質量に一致しています。どうですか，物質量はとても便利なものであることがわかったでしょう。 　この章の実験のポイントは，次の通りです。 １．炭酸カルシウムに塩酸を反応させると，塩化カルシウムと水と二酸化炭素ができます。 　ＣａＣＯ３ ＋ ２ＨＣｌ → ＣａＣｌ２ ＋ ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ ２．反応によって発生した二酸化炭素ＣＯ２がすべて逃げたとすれば，二酸化炭素の質量分だけ軽くなります。 ３．塩酸の物質量が０．００５０ｍｏｌであるなら，，この塩酸と過不足なく反応する炭酸カルシウムの物質量は０．０２５ｍｏｌ，すなわち２．５０ｇです。 　これで，高校化学の基礎的な事柄は終了です。次の章からは，酸と塩基（中学校ではアルカリ）について勉強することにしましょう。