中和滴定と量的関係

中和滴定と量的関係

酸または塩基の濃度を、もう一方の濃度のわかっている液で測定する操作が中和滴定です。

基本知識

中和滴定の基本式 (量的関係) は次のようになります。
酸の価数 × 酸のモル濃度 × 酸の体積 = 塩基の価数 × 塩基のモル濃度 × 塩基の体積
記号で書くと: a・c_a・V_a = b・c_b・V_b
(a, b: 価数, c: mol/L, V: L)
例: 0.10 mol/L HCl 20.0 mL を中和するのに必要な 0.10 mol/L NaOH の体積は?
1×0.10×20 = 1×0.10×V_b → V_b = 20 mL。
使う器具: ホールピペット(正確に液を取る)、ビュレット(滴下量を測る)、コニカルビーカー、メスフラスコ(希釈)。指示薬で変色点(中和点付近)を読み取ります。

深掘り (背景・意義)

指示薬の選び方は中和点の pHで決まります。
・強酸 + 強塩基: 中和点 pH ≒ 7。BTB・メチルオレンジ・フェノールフタレインいずれも使える。
・弱酸 + 強塩基 (CH₃COOH + NaOH): 中和点 pH > 7。フェノールフタレインを使う。
・強酸 + 弱塩基 (HCl + NH₃): 中和点 pH < 7。メチルオレンジを使う。
・弱酸 + 弱塩基: 滴定曲線が急変しないため、中和滴定には適しない。
器具の取り扱いでは、共洗い(ホールピペット・ビュレットは中の液で洗う)、純水洗い(コニカルビーカー・メスフラスコは水だけ)の区別がよく問われます。

注意点 (混同しやすい)

① 中和滴定の式は必ず価数を含める。H₂SO₄ なら a=2。② 中和点とpH=7は同じではない。弱酸+強塩基の中和点は pH > 7。③ 共洗いと純水洗いを逆にしない。コニカルビーカーを共洗いすると溶質量が変わってしまう。④ ビュレットの目盛りは下向きに増える。最初の読みと最後の読みの差が滴下量。

練習

1. 0.10 mol/L H₂SO₄ 10 mL を 0.10 mol/L NaOH で中和するには何 mL 必要か。
2. 濃度不明の HCl 20 mL を 0.10 mol/L NaOH 25 mL でちょうど中和した。HCl のモル濃度を求めなさい。
3. 酢酸を NaOH で滴定する場合、適した指示薬を答えなさい。