化学反応を伴う溶液の混合は、 2 つの溶液 (溶質が異なる陽イオンと陰イオンを持っている) を同じ容器に加えると実行されます。次の場合のように、混合後に少なくとも 2 つの新しい溶質が生成されます。
化学反応を伴う溶液の混合例
上の図では、溶液 1 には溶質のヨウ化カルシウム (CaI 2 、カルシウム カチオン Ca +2およびヨウ化物アニオン I – ) が含まれ、溶液 2 には塩化アルミニウム (AlCl 3 、アルミニウム カチオン Al +3および塩化物アニオン Cl – ) が含まれています。これら 2 つの溶液を混合すると、異なるイオンが含まれるため、化学反応が発生します。これは次の平衡式で表すことができます。
3CaI 2 + 2AlCl 3 → 3CaCl 2 + 2AlCl 3
この化学反応を伴う溶液の混合物では、塩化カルシウム (CaCl 2 ) とヨウ化アルミニウム (AlI 3 ) という化合物が形成されます。
化学反応を伴う溶液の混合物を評価するには
第 1 ステップ: プロセスを表す化学方程式を知る。
第 2 ステップ: 反応を表す化学方程式をチェックまたはバランスして、その方程式の参加者間の化学量論的比率を知ります。
第 3 ステップ: 十分なデータがある場合は、混合溶液中の各溶質の使用モル数が分かります。
第 4 ステップ: 使用したモル数がバランスの化学量論的比率に従っているかどうかを確認します。
第 5 ステップ: 混合物から生じる化学反応で形成される各生成物のモル数を決定します。
第 6 ステップ: 必要に応じて、得られた溶液中の各生成物の濃度を測定します。
化学反応を伴う溶液の混合を計算するために使用される公式
⇒ 質量からモル数を求める
混合すると化学反応を引き起こす各溶液中の溶質の質量がわかっている場合は、次の式を使用して各溶質のモル数を決定することができます。
n = m1
M1
⇒ 溶液の体積と濃度（mol/L）からモル数を求める
各混合溶液の溶質のモル濃度と溶液の体積がわかっていれば、次の式で各溶質のモル数を求めることができます。
M = n
V
M = モル濃度またはmol/L単位
n = モル数、
V = 溶液の体積、
注:この式は、最終溶液と初期溶液の両方における各生成物のモル濃度を決定するために使用できます。
溶液を混合して化学反応を起こす計算例
1 番目の例 – (UFGD-MS) タンクローリーが横転し、濃度 6 mol/L の硫酸 400 L が湖に流出しました。生態系へのダメージを軽減するために、池の水に重炭酸ナトリウムを添加することが決定されました。こぼれた酸すべてと反応するのに必要な重曹の最小質量を計算します。データ: NaHCO 3 = 84 g/mol
溶液１の量：４００Ｌ
溶液1のモル濃度: 6 mol/L
溶質 2 の質量: ?
溶液 2 の溶質のモル質量: 84 g/mol
この問題を解決するには、次の手順を実行する必要があります。
第 1 ステップ:化学方程式を組み立ててバランスをとります。
H 2 SO 4 + 2NaHCO 3 → 1Na 2 SO4 + 2H 2 CO 3
または
H 2 SO 4 + 2NaHCO 3 → Na 2 SO4 + 2H 2 O + 2CO 2
注: 炭酸 (H 2 CO 3 ) は不安定で、CO 2と H 2 O を形成します。
第 2 ステップ:反応の割合。
バランスによれば、反応物中の重炭酸ナトリウム 2 モルに対して硫酸 (H 2 SO 4 ) が 1 モル、炭酸 (H 2 CO 3 ) 2 モルに対して硫酸ナトリウム (Na 2 SO 4 ) が 1 モル存在します。 ）製品に記載されています。
第 3 ステップ:提供されたデータに基づいて、次の式を使用して酸のモル数を決定します。
M = n H2SO4
V
6 = n H2SO4
400
n H2SO4 = 6,400
n H2SO4 = 2400 モル
第 4 ステップ:重炭酸ナトリウム (NaHCO 3 ) のモル数を決定します。
これを行うには、方程式の化学量論を考慮して、3 番目のステップで見つかった酸のモル数を単純に 2 倍する必要があります。
n NaHCO3 = 2.n H2SO4
n NaHCO3 = 2.2400
n NaHCO3 = 4800 モル
第 5 ステップ: NaHCO 3の質量を測定します。
これを行うには、4 番目のステップで見つかったモル数とこの塩のモル質量が次の式で使用されます。
n NaHCO3 = m NaHCO3
MNaHCO3
4800 = mNaHCO3
84
m NaHCO3 = 4800.84
m NaHCO3 = 403200 g
第２の例− （ＵＦＢＡ） １ｍｏｌ／ＬのＡｌ ２ （ＳＯ ４ ） ３溶液１００ｍＬを、１／３ｍｏｌ／ＬのＰｂ（ＮＯ ３ ） ２溶液９００ｍＬに添加する。形成された PbSO 4のおおよその質量をグラム単位で求めます。溶解度による PbSO 4の質量損失は無視できると考えられます。
溶液 1 の量: 100 mL
溶液モル濃度 1: 1 mol/L
溶液２の量：９００ｍＬ
溶液 2 のモル濃度: 1/3 mol/L
この問題を解決するには、次の手順を実行する必要があります。
第 1 ステップ:化学方程式を組み立ててバランスをとります。
1Al 2 (SO 4 ) 3 3 + 3Pb(NO 3 ) 2 → 3PbSO 4 + 2Al(NO 3 ) 3
第 2 ステップ:反応の割合。
バランスによれば、反応物中の硝酸鉛 II [Pb(NO 3 ) 2 ] 3 モルに対して硫酸アルミニウム [Al 2 (SO 4 ) 3 ] が 1 モル、硫酸鉛 II (PbSO 4 ) が 3 モル存在します。生成物中の硝酸アルミニウム [Al(NO 3 ) 3 ] 2 mol の場合。
第 3 ステップ:提供されたデータに基づいて、次の式を使用して硫酸アルミニウムのモル数を決定します。
M = n Al2(SO4)3
V
1 = n Al2(SO4)3
0.1
n Al2(SO4)3 = 1.0.1
n Al2(SO4)3 = 0.1 モル
4 番目のステップ:提供されたデータに基づいて、次の式を使用して硝酸鉛 II のモル数を決定します。
M = n Pb(NO3)2
V
1 = n Pb(NO3)2
3 0.9
3n Pb(NO3)2 = 0.9.1
n Pb(NO3)2 = 0.9
3
n Pb(NO3)2 = 0.3 モル
第 5 ステップ:各溶液で見つかったモル数が反応の化学量論に従っているかどうかを確認します。
3 モルの硝酸鉛 II [Pb(NO 3 ) 2 ] に対して、1 モルの硫酸アルミニウム [Al 2 (SO 4 ) 3 ] が存在します。 3 番目と 4 番目のステップでは、それぞれ 0.1 mol と 0.3 mol が見つかりました。これは、値が化学量論に従っていることを意味します。
第 6 ステップ: PbSO 4のモル数を決定します。
PbSO 4のモル数を決定するには、バランス化学量論と 3 番目と 4 番目のステップで見つかった任意のモル数を使用するだけです。平衡化では、PbSO 4に 3 モル、3Pb(NO 3 ) 2に 3 モルが存在するため、4 番目のステップで 3 Pb(NO 3 ) 2に 0.3 モルが見つかった場合、PbSO 4も 0.3 モルの価値があります。 。
第 7 ステップ: PbSO 4のモル質量を決定します。
これを行うには、各元素の原子数にそのモル質量を掛けて、その結果を加算するだけです。
M PbSO4 = 1.207 + 1.32 + 4.16
M PbSO4 = 207 + 32 + 64
M PbSO4 = 303 g/mol
第 8 ステップ: PbSO 4の質量を決定します。
これを行うには、6 番目のステップで見つかったモル数と 7 番目のステップで見つかったモル質量が次の式で使用されます。
n PbSO4 = m PbSO4
M PbSO4
0.3 = m PbSO4
303
m PbSO4 = 0.3.303
m PbSO4 = 90.9g。
3 番目の例 – (UNA-MG) 制酸剤錠剤には 0.450 g の水酸化マグネシウムが含まれています。 0.100 M HCl 溶液の体積 (胃内の酸の濃度とほぼ同じ) は、塩基による酸の全中和に相当します。 データ: Mg(OH) 2 = 58 g/mol
a) 300mL
b) 78mL
c) 155mL
d) 0.35L
e) 0.1L
溶質 1 の質量: 0.450 g
溶質 1 のモル質量: 58 g/mol
溶液 2 の量: ?
溶液 2 のモル濃度: 0.1 mol/L
この問題を解決するには、次の手順を実行する必要があります。
第 1 ステップ:化学方程式を組み立ててバランスをとります。
Mg(OH) 2 + 2HCl → 1MgCl 2 + 2H 2 O
第 2 ステップ:反応の割合。
バランスによれば、反応物中の塩酸 (HCl) 2 モルに対して水酸化マグネシウム (Mg(OH) 2 ) が 1 モル、水 (H 2 O) 2 モルに対して塩化マグネシウム (MgCl 2 ) が 1 モル存在します。 ）製品に含まれています。
第 3 ステップ:提供されたデータに基づいて、次の式で塩基 (Mg(OH) 2 ) のモル数を決定します。
n Mg(OH)2 = m Mg(OH)2
M Mg(OH)2
n Mg(OH)2 = 0.450
58
n Mg(OH)2 = 0.0077 モル
第 4 ステップ:塩酸 (HCl) のモル数を決定します。
これを行うには、方程式の化学量論を考慮して、3 番目のステップで見つかった塩基のモル数を単純に 2 倍する必要があります。
n HCl = 2.n H2SO4
n HCl = 2.0.0077
n HCl = 0.0154 モル
第 5 ステップ: HCl の量を決定します。
このために、4 番目のステップで見つかったモル数と、次の式のステートメントで指定されたモル濃度が使用されます。
M HCl = n HCl
V
0.1 = 0.0154
V
0.1V = 0.0154
V = 0.0154
0.1
V = 0.154 L または 154 mL
4 番目の例 – (PUC-RJ) 1.5 mol.L –1水酸化ナトリウム溶液 40 mL と 1.0 mol.L –1塩酸溶液 60 mL の中和反応において、中和反応における濃度は次のように述べるのが正しいです。溶液の混合から生じる 100 mL 中の Na+ の物質量 (mol.L-1) は次と等しくなります。
a) 0.2
b) 0.4
c) 0.6
d) 0.8
e) 1.2
溶液 1 の量: 40 mL または 0.04 L (1000 で割った)
溶液 1 のモル濃度: 1.5 mol/L
溶液 2 の量: 60 mL または 0.06 L (1000 で割った)
溶液 2 のモル濃度: 1 mol/L
この問題を解決するには、次の手順を実行する必要があります。
第 1 ステップ:化学方程式を組み立ててバランスをとります。
NaOH + HCl → NaCl + 1H2O
第 2 ステップ:反応の割合。
バランスによれば、反応物中の塩酸 (HCl) 1 モルに対して水酸化ナトリウム (NaOH) が 1 モル、生成物中の水 (H 2 O) 1 モルに対して塩化ナトリウム (NaCl) が 1 モル存在します。
第 3 ステップ:提供されたデータに基づいて、次の式で硫酸アルミニウムのモル数を決定します。
M = nNaOH
V
1.5 = nNaOH
0.04
n NaOH = 1.5.0.04
n NaOH = 0.06 モル
4 番目のステップ:提供されたデータに基づいて、次の式で硝酸鉛 II のモル数を決定します。
M = n HCl
V
1 = n HCl
0.06
n HCl = 1.0.06
n HCl = 0.06 モル
第 5 ステップ:各溶液で見つかったモル数が反応の化学量論に従っているかどうかを確認します。
1モルのHClに対して1モルのNaOHが存在します。 3 番目と 4 番目のステップでは、それぞれ 0.06 mol と 0.06 mol が見つかりました。したがって、値は化学量論に従いました。
第 6 ステップ: NaCl のモル数を決定します。
NaCl のモル数を決定するには、バランス化学量論と 3 番目と 4 番目のステップで見つかったモル数を使用するだけです。バランスでは、HCl が 1 mol、NaCl が 1 mol あるため、4 番目のステップで HCl が 0.06 mol 見つかった場合、NaCl も 0.06 mol の価値があります。
第 7 ステップ:溶液を混合した後の体積を決定します。
これを行うには、混合した 2 つの溶液のそれぞれの量を単純に追加します。
V= 溶液 1 の体積 + 溶液 2 の体積
V= 0.004 + 0.06
V=0.1L
第 8 ステップ: NaCl のモル濃度を決定します。
これを行うには、次の式で、6 番目のステップで得られたモル数と、7 番目のステップで求められた溶液の最終体積を使用するだけです。
M NaCl = n NaCl
V
M NaCl = 0.06
0.1
M NaCl = 0.6 モル/L
第 9 ステップ:最終溶液中の Na +カチオンの量を測定します。
これを行うには、8 番目のステップで求めたモル濃度に、NaCl 式の Na 原子の数を単純に掛けます。
[Na + ] = 1.M NaCl
[Na + ] = 1.0.6
[Na + ] = 0.6 mol/L