【授業実況】2025/09/01 アンモニアソーダ法と炭酸ナトリウム製造｜入試頻出の反応原理と計算演習

この記事を読んでわかること

• アンモニアソーダ法の全体の流れを理解
• 炭酸ナトリウム製造の反応式を説明できる
• 入試頻出の計算問題に自力で取り組める
• 近似や時間配分の考え方を身につけられる
• 誤りやすい解答の癖を回避できる

要約

要約：アンモニアソーダ法は「NH₃を用いた炭酸ナトリウム製法」です。

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📘 導入：よくある誤解を整理

「反応式が多すぎて覚えられない…」
「結局どの物質がスタートで、どれがゴールなの？」

そんな疑問は本記事で解決します。入試頻出のアンモニアソーダ法を、原理から順に追えば必ず整理できます。

📘 アンモニアソーダ法の概要

アンモニアソーダ法（ソルベー法）は、安価で豊富な原料（CaCO₃とNaCl）からNa₂CO₃を工業的に得る方法です。

• スタート：石灰石（CaCO₃）、食塩（NaCl）
• ゴール：炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）

📘 反応の全体像と部分反応

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高校化学が苦手でも「原子からモル計算」まで基礎を整理したい人へ

📘 入試演習：計算問題に挑戦

例題（共通テスト改題）

NaCl 58.5 kgをすべて反応させてNa₂CO₃とCaCl₂を生成するとき、最小限必要なCaCO₃の質量は何kgか。

📘 解法のステップ

1. 反応の総式を立てる：
   2NaCl ＋ CaCO₃ → Na₂CO₃ ＋ CaCl₂
2. モル計算：
   NaCl：58.5 kg ÷ 58.5 g/mol = 1000 mol
   反応比：NaCl 2 mol : CaCO₃ 1 mol → CaCO₃必要量 = 500 mol
3. 質量換算：
   500 mol × 100 g/mol = 50.0 kg

答え：50.0 kg

💡今日の学び×思考のヒント

💡ヒント：
* 答えを写すだけでなく必ず自分で再現する
* スタート物質とゴール物質を意識すると整理しやすい
* 時間配分：入試では15分かける問題を10分以内で解く練習が必要

📘 まとめ

アンモニアソーダ法は、

• 「安価な原料から炭酸ナトリウムを得る工業的製法」
• 「部分反応を積み重ねて全体像を理解する」

ことが重要です。計算問題では、反応式のモル比を正しく設定することで、素早く確実に解答にたどり着けます。

📘 演習問題②：有機化学とつなげる（応用）

問題
アンモニアソーダ法で得られるNa₂CO₃水溶液を用いて、酢酸（CH₃COOH）を中和した。酢酸100 mL（濃度1.0 mol/L）を完全に中和するのに必要なNa₂CO₃水溶液の物質量を求めよ。

解法
反応式：Na₂CO₃ ＋ 2CH₃COOH → 2CH₃COONa ＋ H₂O ＋ CO₂

• 酢酸：0.100 L × 1.0 mol/L = 0.100 mol
• 反応比：CH₃COOH 2 mol : Na₂CO₃ 1 mol → 必要なNa₂CO₃ = 0.050 mol

答え：0.050 mol

💡ポイント：有機化学の酸（カルボン酸）もNa₂CO₃で中和できる。炭酸ガス発生を伴うため、滴定実験での指示薬選択が重要。

📘 演習問題③：よくある誤答パターン

問題
アンモニアソーダ法において、次の誤答を訂正せよ。

「CaCO₃ ＋ 2NaCl → Na₂CO₃ ＋ CaCl₂」

解説
この式は一見正しそうだが実際には直接進行しない。CaCO₃は水に難溶であり、NaClとの直接反応は起きにくい。

正しい全体式は：2NaCl ＋ CaCO₃ → Na₂CO₃ ＋ CaCl₂
ただしこれは石灰炉や蒸留塔を経た総合結果である。

💡誤答の背景：原料と生成物を直結して短絡的に式を書くことが原因。部分反応を経ることを意識して修正する必要がある。

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