化学の中和計算

質問

お世話になります。

基本的な事なのでしょうが、化学は苦手で計算方法が分かりません。
問題
硫酸溶液2000L（濃度75%)を、Ca(OH)2 100%で中和したいです。
水酸化カルシウムは何リットル必要ですか？

簡単なんでしょうが、全然わかりません。
急きょ知りたくて、どなたかご教授下さいませんか。　m(_ _)m

回答No.3

pachiriun · ベストアンサー

希釈してから中和することを勧めましたが，
確かに，No.1の方が仰っているとおり，
水酸化カルシウムは水に溶けにくい物質で，
水溶液にして反応させることは難しいですね。
グラウンドに白線を引く石灰(消石灰)に使われています。

また，反応の結果生成する硫酸カルシウムも水に溶けにくく，
こちらは石膏の主成分です。

その中和操作について，もう少し詳細を知りたいところです。

お礼

追回答ありがとうございます。

中和操作ですが、水酸化カルシウムでも中和はできなくはないそうです。
なんでも硫酸タンクを設置する時に、消防法の関係で中和剤を横に置いて
おかなければならないからだそうです。

たぶん使うことはないだろうが．．．と言っておりました。

回答No.4

ORUKA1951

簡単ですが、答えを出すには条件不足です。
　なぜ、化学という文字が入るとダメなのでしょうね。(^^)

＞硫酸溶液2000L（濃度75%)を、Ca(OH)2 100%で中和したいです。
　質量濃度だとして、80%硫酸の密度(比重)は1.71ですから、2000Lは3,420kgあ
ることになります。そのうち80%が硫酸で すから約2,740kgが硫酸。
　H2SO4 + Ca(OH) → CaSO4 + 2H2O
で、硫酸、水酸化カルシウム(消石灰)1molの質量は、2 + 32 + 4*16 =
98g/mol、Ca(OH)2は40 + 2*(16+1) = 74g
　98gに対して74g必要なのですから、98:74 で、約2,740kg:約2070kg

★80%の硫酸の密度は調べたら分かるかもしれませんが、Ca(OH)2は固体ですか
ら、大きな結晶なら兎も角、粉末だと重さから体積は計算 できません。
　Ca(OH)2の密度2.2は、結晶の密度ですから、この値から体積を計算することは
不可能です。
　実際体積で計っても意味ありません。付き固めれば小さくなるし、フワフワと
させれば体積が増えます。

　よって、あくまで重さまでですが、約2トン(約2070kg)の消石灰が必要と言う
計算になります ね。実測体積は千数百リットルになると思います。

　重さを軽量するほうがはるかに容易です。
　法的には乾燥砂か消石灰ですが、少量なら炭酸カルシウム(石灰)のほうが良い
かもしれません。

　消防法--危険物--で濃硫酸は第6類ではなくなりましたから、規制とすれば、
この法律ではなくて、消火作業の障害となる「特定化学物質障 害予防規則」に
よる「濃度50%以上の硫酸」ですね。この場合、各地の消防署への届出が必要に
なります。
　甲種危険物取扱者です。

　直接規制されるのは、「毒物及び劇物取締法」ですが、消石灰での中和につい
てはないはずです。

回答No.2

pachiriun

硫酸，水酸化カルシウムは2価の酸と塩基同士ですので，
ちょうど1:1の物質量の比で反応します。

H2SO4 + Ca(OH)2 → 2H2O + CaSO4

まず，硫酸の密度1.84 [g/cm3]と分子量98 [g/mol]から，物質量を求めます。
2000 * 0.75 * 1000 * 1.84 / 98 = 2.81 * 10^4 [mol]
反応比1:1より，これと同じ物質量だけ，水酸化カルシウムが必要で，
水酸化カルシウムの密度2.21 [g/cm^3]と式量74 [g/mol]を用いて，
求める体積は
2.81 * 10^4 * 74 / (2.21*1000) ≒ 9.4 * 10^2 [L]
となります。

濃度100 [%]ということですので，水酸化カルシウムの結晶を
直接75 [%]の硫酸と反応させるということでしょうか。
高濃度なので，中和熱による高温に注意してください。
できれば，あらかじめ大量の水で希釈してから反応させることをお勧めします。

お礼

回答ありがとうございました。

化学の計算なんて全然やったことがなかったので、
簡単ではありませんでした。。

質問もちょっと間違っていて、何kg必要かってことでした。
上記回答もしっかり解読してみます。

結局、概算の方法を教えてもらいました。
ありがとうございました。

回答No.1

Tacosan

「Ca(OH)2 100%で中和」ってどういうことだろう. 硫酸溶液の中に粉のままの水酸化カルシウムを投入するのかな? でも, 水酸化カルシウムにしろ硫酸カルシウムにしろ水に溶けにくいんだが....

お礼

回答ありがとうございます。

そういう性質があるんですか、
どういう操作で使うかよく分かっていませんが、
水酸化カルシウムか水酸化ナトリウムを使って中和させるようです。