質問: 中和滴定における二酸化炭素の誤差 教科書にある内容で理解できないところがあり、教えてください。 naoh標準液にco2が吸収され、naohの一部がna2co3に変わり、滴定誤差が生じる。特に、弱酸を中和するために、過量のnaoh標準液を入れ、放置後、残っているnaohを酸標準液で逆滴定するとき(pp使用)co2誤差が増加しやすい。 この理由は、放置した間にco2を吸収して、hclで逆滴定するとき、まるでnaco3中和滴定曲線のようになり、当量点以前でppが脱色し+誤差が生じるからだ。メチルオレンジのように、ph5以下の変色範囲をもつ指示薬は、co2誤差が表れない。 ここで、二つ質問があります。 (1)na2co3ができる反応式ですが、1)と2)のどちらが正しい考え方なのでしょうか。 1)co2+h2o→h2co3 h2co3+naoh→h2o+nahco3 nahco3+naoh→na2co3+h20 na2co3+hcl→nacl+nahco3 naoh+hcl→nacl+h20 2)2naoh+co2→na2co3+h20 na2co3+hcl→nacl+nahco3 naoh+hcl→nacl+h20 (2)二酸化炭素によってフェノールフタレインで滴定すると誤差が生じるのはわかるのですが、メチルオレンジの場合生じない理由がわかりません。na2co3が弱酸のように働くので、同じように早く終点になるように感じるのですが。「h+]濃度が高くなると、どう影響するのでしょうか。
回答: (1)について 1の式の上から3つを足し合わせると,2の式の一番上の式と同じになります. co2+h2o→h2co3 (co2がh2oに溶け,h2co3ができる) h2co3+naoh→h2o+nahco3 (h2co3とnaohが中和反応し,水と,塩(nahco3)ができる) nahco3+naoh→na2co3+h2o (nahco3とnaohが中和反応し,水と,塩(na2co3)ができる) これらを足し合わせると, 2naoh+co2→na2co3+h2o (co2とnaohが中和反応し,水と,塩(na2co3)ができる) この式になります. 反応の各段階を詳しく記したのが1の式で,全てまとめて正味の反応を記したのが2の式ということです.どちらかが正しく,どちらかが誤っている,というものではありません. (2)について フェノールフタレインはphが10.0以上の塩基性で呈色します. 純粋なhclとnaohとの中和の場合は,強酸と強塩基の反応なので,中和点付近で「急激なph変化」が起こり,かつその中和点は「ph7.0」になります.フェノールフタレインの呈色が見られなくなったとき,中和が完了したと考えて良いことになります. しかし,不純物としてna2co3が含まれる場合,hclとnaohとの中和反応と同時に,hclとna2co3との中和反応も起こります.強酸hclと弱塩基na2co3の中和反応では,強酸・強塩基の反応に比べて「ph変化が緩やか」で,かつ中和点は「酸性」側(ph7.0以下)に偏ります.そのため,フェノールフタレインの呈色域ではカバーできず,中和が終了したか否かが判別できないということになります.このような場合,メチルオレンジ(ph3.1~4.4で呈色)のような呈色域が酸性側にあるものを用いると,反応を正確に追うことができるのです. 行う反応を正しく理解し,正しい指示薬を選択することが,中和反応では重要になります.wikipediaで申し訳ありませんが,指示薬とその呈色域の一覧を貼っておきます.