この問題は、中和滴定に関する計算問題です。濃度0.100 mol/Lのシュウ酸標準溶液を調製するために必要なシュウ酸二水和物の質量を計算し、実験器具の名称とその正しい使い方を答え、滴定に使用した水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を計算し、最後に適切な指示薬を選択します。

1. 問題の内容

この問題は、中和滴定に関する計算問題です。濃度0.100 mol/Lのシュウ酸標準溶液を調製するために必要なシュウ酸二水和物の質量を計算し、実験器具の名称とその正しい使い方を答え、滴定に使用した水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を計算し、最後に適切な指示薬を選択します。

2. 解き方の手順

(1) はかり取ったシュウ酸二水和物の質量(ア)を求める。

まず、250 mLのシュウ酸溶液に必要なシュウ酸の物質量を計算します。濃度が0.100 mol/Lなので、

$0.100 \text{ mol/L} \times 0.250 \text{ L} = 0.0250 \text{ mol}$

次に、シュウ酸二水和物（(COOH)₂・2H₂O）のモル質量を計算します。

H=1.0, C=12, O=16なので、

$(1.0 \times 2 + 12 \times 2 + 16 \times 4) + 2 \times (1.0 \times 2 + 16) = (2+24+64) + 2 \times (2+16) = 90 + 2 \times 18 = 90 + 36 = 126 \text{ g/mol}$

また、二水和物を含んでいるため、

$126 + 2 \times 18 = 126 + 36 = 162 \text{ g/mol}$

したがって、必要なシュウ酸二水和物の質量は、

$0.0250 \text{ mol} \times 126 \text{ g/mol} = 3.15 \text{ g}$

二水和物である162 g/molを用いると

$0.0250 \text{ mol} \times 162 \text{ g/mol} = 4.05 \text{ g}$

(2) (①)～(③)の実験器具の名称とその使い方を答える。

①：メスフラスコ

メスフラスコは正確な体積の溶液を調製するために使用します。蒸留水で洗った後、さらに中に入れる水溶液で数回洗って用いる。（d）

②：ホールピペット

ホールピペットは一定量の溶液を正確に量り取るために使用します。蒸留水で洗って、さらに中に入れる水溶液で数回洗って用いる。（d）

③：ビュレット

ビュレットは滴定において正確な量の溶液を滴下するために使用します。蒸留水で洗って、さらに中に入れる水溶液で数回洗って用いる。（d）

(3) 使用した水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を求める。

シュウ酸と水酸化ナトリウムの中和反応は次のようになります。

$(COOH)_2 + 2NaOH \rightarrow (COONa)_2 + 2H_2O$

シュウ酸の物質量は、$25.0 \text{ mL}$ 中に $0.100 \text{ mol/L} \times 0.0250 \text{ L} = 0.00250 \text{ mol}$ あります。

中和に必要な水酸化ナトリウムの物質量は、シュウ酸の2倍なので、

$0.00250 \text{ mol} \times 2 = 0.00500 \text{ mol}$

水酸化ナトリウム水溶液の濃度を $C$ とすると、

$C \times 0.02520 \text{ L} = 0.00500 \text{ mol}$

$C = \frac{0.00500 \text{ mol}}{0.02520 \text{ L}} = 0.198 \text{ mol/L}$

(4) この中和滴定で用いる指示薬(イ)として、最も適当なものを答える。

シュウ酸は弱酸であり、水酸化ナトリウムは強塩基なので、中和点は塩基性側に偏ります。したがって、指示薬としてはフェノールフタレインが適当です。

3. 最終的な答え

(1) 4.05 g

(2) ①メスフラスコ (d), ②ホールピペット (d), ③ビュレット (d)

(3) 0.198 mol/L

(4) フェノールフタレイン