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日本医科大学化学2012年第3問

下記の文章を読んで、問いに答えなさい。ただし、1価の弱酸HXおよびHYの電離定数はそれぞれKX=1.0×105mol/LおよびKY=1.0×109mol/Lである。また、水のイオン積をKW=1.0×1014(mol/L)2とする。必要であれば、log102=0.30として計算しなさい。

いま、弱酸HXと弱酸HYの混合水溶液を溶液Aとする。溶液AのpHは3.00である。このときの弱酸HXおよび弱酸HYのモル濃度はそれぞれCX[mol/L]およびCY[mol/L]であり、CYCXの4.0倍である。また、溶液内では電離平衡(a)および(b)がそれぞれ成り立つ。

HXH++X HYH++Y

溶液Aの弱酸HXに着目すると、(a)のように一部が電離してXイオンとなっているため、HX分子のモル濃度HXXイオンのモル濃度Xには次の関係がある。 [HY]+[X]= また、弱酸HXの電離度αXは、およびXのみを用いて次のように定義される。 αX= よって、αXは、KXおよびHのみを用いて次式で表される。

αX=

つぎに、濃度がCX[mol/L]のNaOH水溶液を溶液Aに加えてpHを4.70としたものを溶液Bとした。このとき、溶液Aの場合と同様に、HXXの間に(a)の電離平衡が成立する。したがって、溶液中の濃度比X/HXは、KXおよびpHと次の関係にある。

log10[X][HX]=

最後に、CX[mol/L]のNaOH水溶液を溶液Bに加えて溶液Cとした。溶液Cを得るために溶液Aに加えられたNaOH水溶液の総体積は溶液Aの体積と等しい。

溶液ACにおいては、HX分子およびHY分子と、それらが電離してできるXイオンおよびYイオンとが、さまざまな濃度で共存する。この4種類の分子やイオンを比較すると、溶液Cでは分子とイオンが他の2つに比べて低い濃度で存在する。

  • 問1 に最も適したものをa~fの中から選んで記号を書きなさい。
    • a. [H+]
    • b. CX
    • c. CX+[H+]
    • d. CX[H+]
    • e. CX[H+]
    • f. [H+]CX
  • 問2 に最も適した式を書きなさい。
  • 問3 およびに最も適した分子式およびイオン式を書きなさい。
  • 問4 溶液Aについて、濃度比Y/Xの値を求め、有効数字2桁で書きなさい。
  • 問5 CXは何mol/Lですか。有効数字2桁で書きなさい。
  • 問6 溶液BにおけるαXの値を求め、有効数字2桁で書きなさい。
  • 問7 溶液Cにおいてはのモル濃度は等しい。溶液C[H+][mol/L]を求め、有効数字2桁で書きなさい。