中学 理科

炭酸水素ナトリウムと塩酸の反応(質量保存の法則)

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塩酸と炭酸水素ナトリウムの反応

密閉したプラスチック容器内に,試験管を入れ,そこにうすい塩酸(液体)を入れておきます。密閉した容器の底には炭酸水素ナトリウム(固体)を入れた後,容器を密閉したままを傾けて,試験管から塩酸を密閉容器の底へ流し,塩酸と炭酸水素ナトリウムを反応させます。

電子てんびんの上で実験を行い,反応前と反応後の質量を見ます。

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「密閉した容器」をガラス容器にして実験を行うと,後々発生する気体により,ガラス容器内の圧力が大きくなり,破裂する危険がありますので,実験はペットボトルなどのプラスチック容器で行いましょう。

化学反応式は?

化学反応式は以下のようになります。

NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

炭酸水素ナトリウムの熱分解の化学反応式と似ていますが,炭酸ナトリウムの代わりに塩化ナトリウムができます。水と二酸化炭素が発生するのは変わりありません。この化学反応式自体はあまり見かけませんが,「何ができるか」はしっかりと押さえておきましょう。

反応前と反応後の質量の変化は・・

質量保存の法則」を学習した方は,お察しのとおり,反応後も質量が変化しないことに気づいたでしょう。そうです。密閉容器の中なら反応前も反応後も質量は変化しません。

ですが,容器のふたを開けると・・・。「シュー・・・」という音がします。その「シュー」という音とともに,二酸化炭素が空気中に出ていくのです。すると,逃げていった二酸化炭素の分,質量が減少します。

質量保存の法則は成り立っていますが,容器のふたを開けた瞬間から,発生した二酸化炭素が空気中に逃げていってしまうことに注意しておきましょう。

練習問題

以下の文を読んで,(1)~(3)の問いに答えましょう。

プラスチック容器の中に,うすい塩酸の入った試験管を入れ,容器の底に炭酸水素ナトリウムを入れて密閉し,質量をはかった。容器を傾けて,塩酸と炭酸水素ナトリウムを反応させたときの容器全体の質量は反応前と比べて( ① )。質量が( ① )だったのは( A )の法則によるものである。

このあと,プラスチック容器のふたを開けて容器全体の質量を測りなおしてみると,反応前と比べて( ② )。これは,発生した( B )が( C )中ににげていったためだと考えられる。

(1)カッコ(①),(②)に当てはまるものを,選択肢の中からそれぞれ選んで記号で答えましょう。

ア 大きくなった
イ 小さくなった
ウ 変わらなかった

(2)カッコ(A)~(C)に入る語や物質名を答えましょう。

(3)下線部の化学反応式を以下に一部示します。[a]~[c]に入る化学式を答えましょう。ただし,[b]には液体,[c]には気体が入ります。

[ a ] + HCl → NaCl + [ b ] + [ c ]

練習問題の解答例

(1)①:ウ ②:イ
(2)(A)質量保存 (B)二酸化炭素 (C)空気
(3)[a]NaHCO3  [b]H2O [c]CO2

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