この問題では、乾燥空気中に含まれる二酸化炭素（CO2）が水酸化バリウム（Ba(OH)2）と反応して炭酸バリウム（BaCO3）の白色沈殿を生じる反応について理解することが求められています。また、問題では、二酸化炭素から水素イオンが生じる理由についても疑問が挙げられています。この記事では、これらの化学反応とその背後にある原理を解説します。
二酸化炭素と水酸化バリウムの反応
まず、二酸化炭素（CO2）と水酸化バリウム（Ba(OH)2）の反応式を確認しましょう。反応式は以下の通りです。
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O
この反応では、二酸化炭素が水酸化バリウムと反応して炭酸バリウム（BaCO3）と水（H2O）が生成されます。炭酸バリウムは白色沈殿として現れます。この反応は酸塩基反応の一種で、CO2が水酸化物と反応することで沈殿を生じる典型的な反応です。
水素イオンの生成理由
質問で挙げられた「CO2から水素イオンが生じるのか？」という疑問についてですが、実際にはCO2自体が直接水素イオン（H+）を生成するわけではありません。しかし、CO2は水と反応し、炭酸（H2CO3）を生成します。
炭酸（H2CO3）は水中で解離して水素イオン（H+）と重炭酸イオン（HCO3-）を生成します。
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
この反応により、CO2は間接的に水素イオン（H+）を生成することになります。したがって、問題文で「CO2から水素イオンが生じる」と言っているのは、CO2が水と反応して炭酸を生成し、その後炭酸が解離して水素イオンを放出する過程を指しています。
滴定によるCO2の量の計算
問題において、ろ液20.0 mLが0.0100 mol/Lの塩酸で滴定され、16.96 mLの塩酸が必要であったことが記載されています。この情報を基に、二酸化炭素のモル数を計算することができます。
まず、滴定によって反応した水酸化物（Ba(OH)2）のモル数を計算し、その後、CO2とBa(OH)2のモル比を使って二酸化炭素の量を求めます。この過程は化学反応の計算においてよく使われる手法です。
まとめ
この問題では、二酸化炭素と水酸化バリウムの反応によって炭酸バリウムが生成され、その過程で水素イオンが生成される理由について解説しました。CO2が水と反応して炭酸を生成し、その炭酸が解離することにより水素イオンが生じます。さらに、滴定を用いて二酸化炭素の量を求める方法についても理解することができました。このような化学反応と計算方法を学ぶことは、化学の理解を深めるために非常に重要です。
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