硫酸の中和に必要な炭酸ナトリウムの理論量について

質問

硫酸（pH1,98wt%）を中和するために炭酸ナトリウム水溶液(pH11,13wt%）13wt%を用いました。
理論的には、硫酸1molの中和に必要な炭酸ナトリウムは1molであり、重量比は分子量の比で98：106でほぼ等量で良いと予想されますが、実際に中和操作を実施したところ約5倍程度の重量が必要となってしまいました。
どなたか理由がわかる方がいましたら、教えて下さいませんか。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

その捉え方で問題ないでしょう。
補足しときます。
0.1N Na2CO3 100mlを0.1N HCLで滴定したときのpH-滴定量の曲線を次に示します。(注：等幅フォントでご覧下さい)
滴定曲線として見るより、NaCO3の状態を表す図として見たほうがいいかもしれません。
炭酸ナトリウムを中和する当量の100mlの0.1N HClを添加したときには、pH４になってしまいます。
pH
14|
　|＼
　|　＼　　　　 ＿＿
8|　　|　　　　＿＿ NaHCO3-
　|　　＼
　|　　　＼　　 ＿＿
4|　　　　|　　＿＿ H2CO3
　|　　　　＼
1|__________＼_____
　0 ↑ ￣0.1N HCl ml
　　　　100ml
硫酸中に炭酸ナトリウムを添加すると考えると、
当量の炭酸ナトリウムを添加しても、pH４までにしかならない。
(炭酸ナトリウムの中和と考えればこれで完了)
pH７にするには、NaHCO3-として必要なので、更に添加。

お礼

よく理解できました。
解り易い説明どうもありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

両極端のpH値は正確な値を得にくい…というのはさておき。

硫酸は強酸、炭酸は弱酸です。
硫酸はほぼ100%が解離して、2H+とSO42-になっていますが、
炭酸は100%は解離しません。H+とHC03-とCO32-に多段解離します。
つまり、炭酸ナトリウムを中和するとき、pH-滴定量をプロットすると、
２つの変曲点を持つことになります。pH８とpH４になりますが、
このpH４のときが、炭酸ナトリウムを全て中和したことになります。
よって、pH７の時点では、炭酸ナトリウムが全て中和したことになっておらず、
硫酸と当量以上の炭酸ナトリウムが必要になる訳です。

無論、炭酸ナトリウムの代わりに水酸化ナトリウム(強塩基、多段解離しない)だと、
モル比で硫酸の倍量で中和します。

お礼

早速のお答えに大変感謝致します。
炭酸ナトリウムの中和点がpH=4ということを知りませんでした。
最後に申し訳ありませんが、もう1つ補足をお願い頂けたら幸いです。
私のケースでは、過剰硫酸に対して炭酸ナトリウムで中和しているので以下の考えでよろしいでしょうか？?まず過剰硫酸に対して、炭酸ナトリウムは完全に中和されてpH=4となり、それまでに理論中和量が必要となる。
?その後、さらに炭酸ナトリウム（アルカリ）を投じてpH4からpH=7に持っていくまでにプラスαの量が必要となる。
?以上??より、pH7に以っていくためには中和理論量より多くの炭酸ナトリウムが必要となった。