Chemical Reactions I: ネットのイオン方程式
4.4 炭酸塩の酸への溶解度
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対象物。 化学反応、ガス形成反応、溶解度、酸の性質、動力学
説明。 炭酸カルシウムは、水に入れるとほとんど溶けません。 酸を加えると溶解し、二酸化炭素を発生させます。 (任意のキネティクス。 酸の濃度を高くすると反応速度が上がり、より短時間でより多くの炭酸ガスが発生します）。) 手順Bでは、デモ4.3で作った（あるいはそれ以前に作った）炭酸鉄を塩酸と反応させます。
| 手順Aの材料です。 | 動力学のための追加オプション材料： |
| 大理石チップ‡ またはCaCO3パウダー‡ 1M HCl ‡ 水 2 100mLビーカー ヘラとピンセット |
炭酸ナトリウムまたは重炭酸塩‡ 0.1M塩酸‡ 6M塩酸‡ 100mLビーカー6個 |
‡大理石チップと炭酸塩は一般化学品保管庫に保管されています。
Procedure A: Solubility of CaCO3
- 酸と水をそれぞれラベルの付いたビーカーに注ぎます。
- 水に炭酸カルシウムを入れ、次に酸に入れて観察する。
- 炭酸カルシウムは酸に溶けてCO2ガスを発生します。 純水には溶解しません。 炭酸カルシウムの水へのKspは3.4×10-9です。
動力学の選択肢です。
- あらかじめラベルを貼ったビーカーに酸を入れます。
- 異なる濃度の酸のそれぞれに炭酸塩を加え、反応速度の違いを観察します。
ディスカッション。 金属の炭酸塩や重炭酸塩と酸を反応させると、以下のように金属のハロゲン化物と炭酸が生成され、炭酸は二酸化炭素と水に分解されます。
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
全体。 CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
全体です。 Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
溶液の濃度は、反応の速度に影響を与えることがあります。 この場合、酸の濃度が高ければ高いほど、反応は早く起こります。
手順B: 炭酸鉄の塩酸漬け
材料。
- Fe2(CO3)3*の溶液
- 1M HCl
- 6M HCl
- 100 mLビーカー2個
- 1個 250 mLビーカー（Fe2(CO3)3を作る場合）
- 撹拌棒
- 撹拌板
*（デモ4.3から保存。3から保存するか、250 mLビーカーに0.1MのFeCl3を〜50 mL入れて、0.1MのNa2CO3を〜50 mL加えてあらかじめ作っておく）
手順
- 一方の100 mLビーカーに1Mの塩酸を加え、もう一方の100 mLビーカーに6Mの塩酸を加える
- 炭酸鉄溶液にスターバーを加え、スタープレートの上に置いて撹拌する。
- 溶液が透明になるまで1M塩酸をゆっくりと加える。
- 反応が遅すぎる場合は、6M HClを加えます。
議論を進めます。
Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3
3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)
全体の様子。 Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)
Safety:
HClは腐食性があります。 必ず手袋や保護メガネなどの適切な保護具を着用してください。
廃棄する。
手順Aの溶液は、水と一緒にシンクに流すことができます。 塩化鉄は適切な水性廃棄物容器に廃棄してください。
手順Aの溶液は水で流しても構いません。