2005年1月19日(水) 04ko1proof-12 後期研究発表会

 今日はいよいよ研究発表会です。各班の発表に使ったレジュメの内容を紹介しましょう。
  
1班(Oさん,Kさん,Yさん) サンポールの濃度    
<目的>
 日頃トイレで活躍するサンポールの濃度を調べる方法を考え,実験によって実際に調べる。
 まずは,予備実験
<準備>
器具:三角フラスコ,駒込ピペット,メスシリンダー
薬品:サンポール,BTB溶液,フェノールフタレイン溶液,水,水酸化ナトリウム
<過程>
1.BTB溶液,フェノールフタレイン溶液を使って性質を調べた。(サンポールの色は緑色)
  BTB溶液 黄色(酸性)
  フェノールフタレイン溶液 クリームソーダ色(泡が出た)
2.4.0m にBTB溶液を入れ,0.5m ずつ1mol/ の水酸化ナトリウム水溶液を駒込ピペットで入れていった。
3.色の変化を見ていった。 
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 青色
 5.5m から0.1m ずつ入れていった。(しかし,今回は5.5m と6.0m の間で変化がなかったため,色が変わるまで続けた。)
5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 …… 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4
黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 黄色 青色
<考察>
4.0ml のサンポールに1mol/ の水酸化ナトリウム水溶液は8.4m で反応したことより,サンポールの濃度は0.004mol/ と考えられた。

中和滴定
(COOH)・2HOを調整して,正確なNaOHaqのモル濃度を求めた。
滴定結果:3回行って,3回ともNaOHaq10.10m を (COOH)・2HO(フェノールフタレインを含む)に加えたとき,薄い赤色になった。
acvbc
2×0.050×0.01=1××0.01010 → =0.099〔mol/
これよりNaOHaqのモル濃度は,0.099mol/
====================================================
このNaOHaqのモル濃度aqを使って,サンポール中のHClと反応実験すると…
 25.95m のNaOHaqとサンポールを薄めたもの10m (溶質10m に水を足して100m にしたうちの10m )が中和
 1×0.099×0.02595=1××0.01 → =0.257〔mol/
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
*この実験の問題点*
● この実験では,サンポールを薄めるとき,泡が発生してしまい,正しく溶液が100m になったかわからなかった。
● NaOHaqのモル濃度aq25ml の範囲での反応になっていない。
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   ↓ 改善
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★ 泡が発生しない(正確に100m になる)方法:10m のホールピペットで9回,5m のホールピペットで1回蒸留水を取り,メスフラスコに入れる。次に,5mのサンポールを加える。
★ NaOHaq25m 以内で反応させるため,サンポールの濃度を薄くする。→サンポールの濃度はこの実験の1/2のモル濃度になるはず。
回数 1回目 2回目 3回目 平均
13.25 13.35 13.4 13.33
回数 1回目 2回目 3回目 平均
13.4 13.45 15.9 13.43
 2回の実験の平均値をNaOHaqの体積とする。→13.38m
 1×0.099×0.01338=1××0.005 → =0.265〔mol/
 0.265×0.01×36.5=0.096〔g〕 ← 溶質
 0.096÷10×100=9.6〔%〕
 下線部のサンポールの濃度とは,サンポールに含まれている塩酸の濃度のことですね。また,中和とは,完全に中和したことですね。
2班(Iさん,Nさん) キンカンの濃度を調べよう  
<目的>
キンカンのモル濃度をまずは模擬実験で測定し,本実験でより正確な値を出すこと。また,キンカンの質量パーセント濃度を求めること。
模擬実験内容>
1.キンカンの性質を指示薬の反応から調べる。
 BTB溶液を2,3滴加えた。 結果:青色
 フェノールフタレイン溶液を2,3滴加えた。 結果:赤色
 →キンカンは塩基性であることが分かった。
2.キンカンのモル濃度を,キンカンと塩酸の中和反応から調べる。
 BTB溶液を加え青色にしたキンカン2.0m に,1.0mol/ の塩酸を駒込ピペットで加えていく。キンカンが緑色になったところのHClの体積を調べる。
 結果:HCl 2.1m 加えたところでキンカンは緑色になった。
 モル濃度を計算から求める。
 1×1.0×2.1=1××2.0
 =1.1〔mol/
<本実験の内容>
キンカンのモル濃度の正確な値を中和滴定から求める。
使用した薬品:キンカン,アンモニア水,シュウ酸水溶液(0.050mol/),水酸化ナトリウム水溶液,塩酸
実験手順
1.まず0.050mol/ のシュウ酸水溶液をつくる。
2.正確なモル濃度の分かっているシュウ酸水溶液を使って中和滴定を行い,溶液の濃度を調べる。
 *ところが,シュウ酸水溶液とキンカンのように弱酸と弱塩基の中和の場合はpHの変化がわかりにくい。
3.そこで,まずキンカンと同様に弱塩基のアンモニア水とシュウ酸水溶液の中和滴定で正確な実験ができるかどうか試してみる。
4.3の結果から,次の手順に移る。
 成功した場合→シュウ酸+キンカン
 失敗した場合→シュウ酸+水酸化ナトリウム→塩酸+水酸化ナトリウム→塩酸+アンモニア水→塩酸+キンカン
<各中和滴定で使用する指示薬>
中和滴定では,中和点での急激なpHの変化の範囲に変色域をもつ指示薬を用いることで中和点を知ることができる。
フェノールフタレインの変色域:無色8.2〜9.8赤色
メチルオレンジの変色域:赤色3.1〜4.4橙黄色
使用できる指示薬:
シュウ酸+水酸化ナトリウム→フェノールフタレイン
塩酸+水酸化ナトリウム→フェノールフタレイン,メチルオレンジ
塩酸+アンモニア→メチルオレンジ
<実験内容>
中和滴定では,ビュレットに入れた溶液をα,コニカルビーカーに入れた溶液をβとおいた。
1.0.050mol/ のシュウ酸水溶液の調整
 シュウ酸二水和物を0.63gだけ精製水に溶かしてメスフラスコに入れ,全体で100m になるようにする。
2.中和滴定
α:アンモニア水,β:シュウ酸水溶液,指示薬:フェノールフタレイン
結果:徐々に無色から赤色に変化したので,中和点が分からなかった。
→やはり弱酸と弱塩基の中和滴定では中和点の測定はできなかった。
3.中和滴定
α:水酸化ナトリウム水溶液,β:シュウ酸水溶液(0.050mol / ,10m ),指示薬:フェノールフタレイン
→無色から赤色への変化をみる。
結果:水酸化ナトリウム水溶液が10.4m で無色から赤色に変化した。
1××10.4=2×0.050×10
=0.096〔mol /
よって水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は0.98mol /である。
4.塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和滴定
α:水酸化ナトリウム水溶液,β:塩酸,指示薬フェノールフタレイン溶液
結果:9.25m
1××10=1×0.96×9.25
=0.089〔mol /
よって,塩酸のモル濃度は0.089mol /である。
5.キンカンと塩酸の中和滴定
α:キンカン,β:塩酸,指示薬メチルオレンジ
結果:0.90m
1××0.90=1×0.089×10
=0.99〔mol /
よって,キンカンのモル濃度は0.99mol /である。
繰り返し滴定すると,
2回目:0.99mol /,3回目1.0mol /,4回目1.0mol /
よってキンカンのモル濃度は1.0mol / といえる。
☆キンカンの質量パーセント濃度を調べる。
キンカンの質量:5.18g,キンカンの体積6.0m→キンカンの密度:0.86g/m ,キンカンの濃度1.0mol / ,アンモニアのモル質量:17g/mol
よって,キンカンの質量パーセント濃度は,
(1.0×17)÷(0.86×1000)×100
=1.97…
=2.0
キンカンの質量パーセント濃度は2.0%である。
 下線部のキンカンのモル濃度とは,キンカンに含まれているアンモニアの濃度のことですね。また,模擬実験とは予備実験のことですね。
3班(E君,M君) サンポールの濃度  
<準備>
器具:メスフラスコ,ビュレット,ビュレット台,コニカルビーカー,ホールピペット,スターラー,回転子,ビーカー,電子天秤,薬さじ,ガラス棒,ろうと,薬包紙
薬品:水酸化ナトリウム,シュウ酸二水和物,フェノールフタレイン溶液,純水,サンポール
<実験操作>
水溶液の調整
1−1 電子天秤でシュウ酸二水和物0.63gはかりとり,少量の純粋に溶かした。
1−2 1の水溶液をメスフラスコに移し,純粋でビーカーを2回洗い,その水もメスフラスコに移した。
1−3 純水をメスフラスコの標線まで加えて,正確に100m にした。メスフラスコに栓をして2〜3回上下をひっくり返した。
ビュレットの洗浄
2−1 活栓が閉じていることを確かめた。ビュレットの上部にろうとをつけ,それを手で持ち上げて少し浮かしておき,10.0m の目盛り程度まで水酸化ナトリウム水溶液を入れた。
2−2 ビュレットの下に100m のビーカーを置き,ビュレット内の水酸化ナトリウム水溶液をすべて流し出した。
2−3 再びビュレットの上部にろうとをつけ,操作2−1と同じように水酸化ナトリウム水溶液をビュレットにほぼ一杯まで入れ,ろうとをはずした。
2−4 コックを開いて水酸化ナトリウム水溶液を流し出し,ビュレットの先の空気を抜いた。
中和滴定
3−1 操作1でつくったシュウ酸水溶液をビーカーにとった。ビーカー内のシュウ酸水溶液をホールピペットと安全ピペッターを用いて正確に10.0m 取り,コニカルビーカーに入れた。さらにフェノールフタレイン溶液を1〜2滴加えた後,回転子を入れた。
3−2 ビュレット内の液面の目盛りを0.01m の単位まで正確に読んだ。
3−3 操作2−1のコニカルビーカーをスターラーにのせ,水溶液を静かに撹拌しながら,水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ滴下した。水溶液の赤色が消えにくくなったら注意して1滴ずつ滴下し,水溶液全体がかすかに赤くなったので滴下をやめた。
3−4 ビュレット内の水溶液の液面の目盛りを読んだ。
3−5 コニカルビーカーの中の水溶液を捨て,コニカルビーカーを水道水で洗った後,純水で内側を洗い,操作1〜4を三回やった。
1回目 2回目 3回目 平均値
滴定に要した水酸化ナトリウム水溶液の体積〔m 9.3 9.4 9.7 9.47
水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は,
2×0.050×10=1××9.47
=0.11〔mol/
試料溶液の希釈
4−1 サンポール1.00mと純水9.00mと混ぜた。(これを以下サンポールαとする。)
4−2 サンポールαをホールピペットで正確に10.0m 取り,メスフラスコに移す。
*以下操作3と同じ
1回目 2回目 3回目 平均値
滴定に要した水酸化ナトリウム水溶液の体積〔m 26.9 25.9 26.9 26.6
サンポールαの濃度をmol/ とすると,
1××10=1×0.106×26.6
=0.28〔mol/
したがって,サンポールの濃度は2.8mol/ となる。
<サンポールの濃度は?>
塩化水素の分子量は35.5だから,
36.5×2.8/1000×10=1.022〔g〕
サンポールの密度を1.0g/m とすると,
1.022×100=10.2
サンポールに含まれている塩酸の濃度は10.2%である。
 1班の結果より値が小さくなっていますね。
4班(K君,H君,M君) オキシドール  
<研究計画>
1.準備
器具:ピペット,三角フラスコ,メスシリンダー
薬品:オキシドール,過マンガン酸カリウム(0.1mol/ ),硫酸(3.0mol/
2.方法
5H+2KMnO+3HSO→5O+2MnSO+KSO+8H
(1)過マンガン酸カリウムを2m ,硫酸を1m とり,三角フラスコに入れ,そこにオキシドールを1滴ずつビュレットで加え,反応を見る。
(2)オキシドール1m と完全に反応する過マンガン酸カリウムと硫酸の量を記録する。
オキシドール=1m ,過マンガン酸カリウム水溶液8m ,硫酸0.4m →失敗
(3)過マンガン酸カリウム水溶液20m (0.1にmol/ )と硫酸(3.0mol/)1m を三角フラスコに入れ,それに完全に反応するオキシドールの量を調べ,記録する。→4m
3.予想される結果
オキシドール4m に0.005molのHが含まれている。よって,オキシドールの濃度は1.25mol/ だと予想できる。
続いて滴定実験
<研究計画>
1.準備
器具:マグネティックスターラー,回転子,ビュレット,ホールピペット,ピペッター,スタンド,コニカルビーカー,ビーカー,メスフラスコ
薬品:オキシドール,過マンガン酸カリウム(0.1mol/ ),硫酸(3.0mol/
2.方法 
(1)ビュレットにオキシドール,コニカルビーカーに過マンガン酸カリウム水溶液を20m入れ,硫酸を適量入れる。
(2)ビュレットからオキシドールを滴下し,液が無色になったところでビュレットの値を読む。
(3)操作1の過マンガン酸カリウムを10m でやる。
自分たちで0.1mol/ の過マンガン酸カリウム水溶液をつくる。
(1)電子天秤で過マンガン酸カリウムを1.58gはかり取り,メスフラスコに入れ,蒸留水を100m になるまで入れ,栓をして上下に振り濃度を等しくする。
(2)滴定実験の1〜3をし,結果を記録する。
3.予想される結果
1〜3の結果→オキシドール1.9m →1.3mol/
自分たちでやった結果→1.7m →1.4mol/
 下線部の自分たちでやった結果とは,自分たちでつくった過マンガン酸カリウム水溶液を使ったときの結果という意味ですね。
5班(O君,T君,M君) 食酢に含まれる酢酸の量を調べる。  
実験1
<準備>
器具:ビーカー,三角フラスコ,メスシリンダー,駒込ピペット
薬品:食酢,BTB溶液
<方法>
まず,食酢にBTB溶液を加え,少しずつ水酸化ナトリウム水溶液を緑色になるまで加えて,中和させようと考えた。
<結果>
食酢7m ,水酸化ナトリウム水溶液5m中和した。
酸の価数×酸の物質量=塩基の価数×塩基の物質量
の関係式を使って,値を代入すると,
食酢に含まれる酢酸の割合は。4.29%になった。ただし,食酢の密度を1g/m とした。
だいたいの値は出たが,中和させる方法で色があいまいだった。
水酸化ナトリウム水溶液の体積を大きくし,中和滴定の方法を使って,より正確な値を出す。
実験2
<準備>
器具:ビュレット,マグネティックスターラー,コニカルビーカー,ホールピペット,ビーカー
薬品:塩酸1mol/ ,水酸化ナトリウム水溶液1mol/ ,食酢,フェノールフタレイン溶液,シュウ酸
<方法>
(1)水酸化ナトリウム水溶液の正しい濃度を求めるために,シュウ酸を使用して中和滴定する。
シュウ酸0.63g 100m 0.050mol/
結果:10.41m
(2)食酢10m を10倍に薄めた溶液と水酸化ナトリウムで中和滴定する。
結果:7.27m
<結果>
方法1より,水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は0.0961mol/
方法2より,10倍にうすめた食酢のモル濃度は0.0699mol/
よって,食酢のモル濃度は0.699mol/ で,質量パーセント濃度は4.2%である。
 下線部の中和したは,完全に中和したことですね。
6班(Kさん,Nさん) 食酢 
*目的* 
ミツカン酢に含まれる酢酸の質量パーセント濃度を調べる。
*準備* 
器具:コニカルビーカー,ホールピペット(10m ),ビュレット,マグネティックスターラー,ピペッター,メスフラスコ(100m ),ろうと
薬品:蒸留水,フェノールフタレイン,水酸化ナトリウム水溶液NaOH,食酢,シュウ酸(COOH)・2H
*方法*
1. 水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を調べる。
(1)メスフラスコにシュウ酸0.63gを入れ,蒸留水を100mlの標線まで入れて溶かす。(0.050mol/
(2)これをホールピペットで10ml取り,コミカルビーカーに入れる。そこにフェノールフタレインを2,3滴垂らし,ビュレットには水酸化ナトリウム水溶液を入れて,中和滴定の装置を組む。このときの値をP1とする。
(3)コニカルビーカーの中の溶液の色がピンク色になった時点で,ビュレットの値をP2とする。
⇒0.1×0.050mol/×2価
=(P2―P1)×NaOHのモル濃度×1価
これによって水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度が分かる。
2.食酢に含まれる酢酸のモル濃度を調べる。
(1)メスフラスコに酢を10m 入れ,蒸留水を100m の標線まで入れて10倍に薄める。
(2)(1)をホールピペットで10ml取り,コミカルビーカーに移す。そこにフェノールフタレインを2,3滴垂らし,ビュレットには水酸化ナトリウム水溶液を入れて,中和滴定の装置を組む。この時の値をP3とする。
(3)コニカルビーカーの中の溶液の色がピンク色になったときのビュレットの値をP4とする。
⇒0.010 ×0.10mol/ ×酢酸のモル濃度×1価
=(P4―P3) ×NaOHのモル濃度×1価
これによって酢酸のモル濃度より質量パーセント濃度が分かる。
*実施日*
12月20日,21日
*結果*

P1 P2 P2−P1
11.5 22.6 11.1
11.8 22.9 11.2
2.0 13.2 11.2
13.2 24.2 11.0
→平均して11.1m とする。

P3 P4 P4−P3
7.1 15.5 8.4(間違い)
0.6 8.6 8.0
9.2 17.1 7.9
13.2 21.1 7.9
→平均して7.9m とする。
*考察*
1.水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を求める。
0.010 ×0.050mol/ ×2価
=0.0111×NaOHのモル濃度×1価を計算して
モル濃度=0.090mol/
2.食酢に含まれる酢酸のモル濃度
0.010 ×酢酸のモル濃度×1価
=0.0079 ×0.090mol/ ×1価を計算して
モル濃度=0.071mol/ ←10倍にうすめた食酢の濃度
これより質量パーセント濃度を求める。
酢酸1mol=60gなので
1000g中,60g×0.71mol酢酸が含まれている。
よって質量パーセント濃度=4.3%
*感想*
10倍うすめて実験すると,もっと正確な値が出る!ということも発見だったし,実験方法を自分で見つけて,それを実践していくのもすごく実感があってとても楽しめました。この実験のおかげで中和滴定に関する器具の名前や,その扱い方,装置の組み方,実験の仕方などなど…を完璧にマスターしてしまったような気がしているので,これからは岡先生のように素晴らしい化学っこになろうと志しています。でも化学部には入りません。中和滴定の内容が今度のテストでバンバン出ることを期待しています。岡先生よろしく♪♪
 「でも化学部には入りません。」とは厳しいですね。
7班(Yさん,Yさん) キンカンの濃度  
はじめに…キンカンって??
(キンカンの化学式も何が含まれているかも分からなかったので,そこから考えることにした。)
アンモニアのような臭いがしたので塩基性だと予想し,それを確認するためにフェノールフタレイン溶液を入れると,予想どおり赤色に染まった。そこで,キンカンに含まれている塩基性にさせるものは,アンモニアだとして以下の実験を行った。
実験1
**シュウ酸とアンモニアを完全に中和させる。**
シュウ酸10m で中和滴定
→アンモニアが7.4〜8.9m の間ずっとうすいピンクだった。(弱酸と弱塩基では中和点がはっきりしないということ。)
これでは濃度は分からない…
だから
(1)シュウ酸(弱酸)と水酸化ナトリウム(強塩基)
(2)水酸化ナトリウム(強塩基)と塩酸(強酸)
(3)塩酸(強酸)とアンモニア(弱塩基)
この順に中和滴定を行い,最後にアンモニアのかわりにキンカンを使って濃度を調べることにした。
実験2
**中和滴定**
(1)シュウ酸の濃度を設定
0.05mol/ のシュウ酸水溶液を100m つくる。
(2)(1)のシュウ酸(10m )と水酸化ナトリウムの中和滴定
水酸化ナトリウム:10.6m →モル濃度:0.0943mol/ 《フェノールフタレイン溶液》
(3)塩酸(10ml )と水酸化ナトリウムの中和滴定
水酸化ナトリウム:10.0m →モル濃度:0.0943mol/ 《フェノールフタレイン溶液》
(4)アンモニアと塩酸(10ml )で中和滴定
アンモニア:10.8m →モル濃度:0.087mol/ 《メチルオレンジ》
***キンカンと塩酸の中和実験を行うと,キンカン16m 加えてもメチルオレンジの色は変化はなかった。これは,キにンカンが予想以上に濃すぎたので,ビュレットに入りきれないたくさんの塩酸が必要だとわかった。が,付け加えると誤差が大きくなるのでキンカンをうすめることにした。***
(5)10倍にうすめたキンカン(10m)と塩酸で中和反応
1回目 塩酸:14.6m
2回目 塩酸:14.3m
3回目 塩酸:14.3m
(平均:14.4m
→うすめたキンカンのモル濃度:0.065mol/
もとのキンカンのモル濃度0.65mol/
それぞれの中和滴定で使用する指示薬(メチルオレンジとかフェノールフタレインとか)を変えている。メチルオレンジは,中和点が酸性よりだと思われるものに使用される。フェノールフタレインは中和点が塩基性よりだと思われるものにされる。
 下線部のキンカンは,塩酸の間違いではないでしょうか?塩酸がたくさんいることがわかったのでしょう。
では,正解の発表です。サンポールのラベルには,塩酸9.5%と表示されています。キンカンのラベルには100mL中にアンモニア水が21.30mLと表示されていますが,このアンモニア水とは28%の濃アンモニア水のことでしょうか。オキシドールのラベルには,3%過酸化水素水と表示されています。食酢のラベルには,酸度4.2%と表示されています。
 どうやら食酢が最も調べやすかったようですね。皆さんご苦労様。