高校化学　実験

I1. 溶解度・飽和溶液・電解質

(1) 溶解度と飽和溶液

一定量の水に溶ける溶質の最大量を溶解度という。 溶解度いっぱいまで溶質が溶けた溶液を飽和溶液と呼ぶ。

(2) 溶解度曲線

温度による溶解度の変化を示すグラフ。

• 硝酸カリウム（KNO₃）は温度が上昇するとよく溶ける
• 硫酸カルシウム（CaSO₄）は温度による変化が小さい

(3) 電解質・非電解質

• 電解質：水に溶けてイオンに電離し、電気を通す（例：NaCl, HCl）
• 非電解質：電離せず電気を通さない（例：砂糖、エタノール）

(4) 強電解質・弱電解質

• 強電解質：ほぼ完全に電離（HCl, HNO₃, NaOH）
• 弱電解質：部分的に電離（CH₃COOH, NH₃）

I2. 電離と電離度

(1) 電離とは

溶質が水中でイオンに分かれる現象。 例： \[ \mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-} \]

(2) 電離度 α

弱電解質について「どれだけ電離したか」の割合を \[ \alpha = \frac{\text{電離した量}}{\text{溶けた全体量}} \] で定義する。

(3) 酸・塩基の電離（高校の基本）

酢酸（弱酸） \[ \mathrm{CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-} \] アンモニア（弱塩基） \[ \mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-} \]

(4) 水のイオン積（暗記事項）

\[ K_w = [H^+][OH^-] = 1.0\times 10^{-14} \quad(25^\circ \mathrm{C}) \]

I3. 滴定（酸塩基滴定・酸化還元滴定）

(1) 滴定とは

濃度のわかっている溶液（標準溶液）を使い、 濃度の未知の溶液の濃度を求める操作。

(2) 中和滴定（高校範囲で最重要）

酸と塩基の物質量が等しくなる点（中和点）で \[ c_1 V_1 = c_2 V_2 \] が成り立つ。

(3) 指示薬と変色域

• フェノールフタレイン：pH 8–10（弱酸×強塩基向き）
• メチルオレンジ：pH 3–4（強酸×弱塩基向き）

(4) 滴定曲線（概念レベルで理解）

• 強酸 × 強塩基：急に立ち上がる S 字
• 弱酸 × 強塩基：初期はゆるやか

(5) 酸化還元滴定（高校では入門）

KMnO₄（紫）、K₂Cr₂O₇（橙）、チオ硫酸ナトリウムなどを使用。

例：ヨウ素滴定 \[ \mathrm{I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}} \] デンプン溶液が青紫色 → 無色になる点が終点。

I4. 化学分析（組成式の決定）

(1) 最も基本となる分析法：燃焼分析

有機化合物を完全燃焼させて 発生した CO₂ と H₂O の量から、C％と H％を求める。

(2) 質量比から組成式を求める手順

1. 元素ごとの mol 数を求める
2. 一番小さい mol 数で割り、比を整数にする
3. 最簡単比が組成式

(3) 例題（高校頻出）

ある物質の組成が C : H : O = 40% : 6.7% : 53.3% のとき

• C：40/12 ≈ 3.33
• H：6.7/1 ≈ 6.7
• O：53.3/16 ≈ 3.33

最簡単比は \[ 3.33 : 6.7 : 3.33 \approx 1 : 2 : 1 \] よって組成式は \[ \mathrm{CH_2O}. \]

(4) 加水分解 → 生成物分析（発展）

エステルの組成決定でよく用いられる： \[ \mathrm{RCOOR' + H_2O \rightarrow RCOOH + R'OH} \]

参考URL

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