東海大学化学2012年第2問
つぎの文を読み、以下の各問いに答えなさい。
硫化水素H2Sは水に溶けて弱酸性を示し、水溶液中でつぎのように2段階に電離している。
H2S⇆ \text{HS}^-\leftrightarrows\text{S}^{2-}+\text{H}^+\tag{2}\label{ab}\eqref{aa}式および\eqref{ab}式における電離定数をそれぞれK\text{a}_1、K\text{a}_2とすると、K\text{a}_1=9.60\times10^{-8}\text{mol}/\text{L}、K\text{a}_2=1.30\times10^{-14}\text{mol}/\text{L}である。ただし、温度は一定とする。ここで、硫化水素の初濃度をc[mol/L]、\eqref{aa}式の電離度を\alpha_1とし、\eqref{aa}式の電離のみが進行したと考えた場合、K\text{a}_1は濃度cと電離度\alpha_1を使って\fbox{ア}のように表すことができる。
K\text{a}_1=\dfrac{[\text{HS}^-][\text{H}^+]}{[\text{H}_2\text{S}]}=\fbox{ア}[\text{mol}/\text{L}]このとき、電離度\alpha_1は1よりも十分小さいため、K\text{a}_1=\fbox{イ}と近似的に表すことができる。
よって、\alpha_1、[\text{HS}^-]および[\text{H}^+]は、つぎのように表すことができる。
\alpha_1=\fbox{ウ}\qquad[\text{HS}^-]=[\text{H}^+]=\fbox{エ}\eqref{aa}式の電離につづいて、\eqref{ab}式の電離が進行した場合、\eqref{ab}式の電離度を\alpha_2とすると、K\text{a}_2はつぎのように表すことができる。
K\text{a}_2=\dfrac{[\text{S}^{2-}][\text{H}^+]}{[\text{HS}^-]}=\fbox{エ}\times\fbox{オ}[\text{mol}/\text{L}]このとき、電離度\alpha_2は1よりも十分小さいため[\text{S}^{2-}]は、[\text{S}^{2-}]=\fbox{カ}と表される。
したがって、\alpha_1および\alpha_2が1よりも十分に小さいときは\fbox{A}
- 問1 文中の空欄\fbox{ア}～\fbox{カ}に当てはまる式をa～lの中から一つずつ選び、解答欄の記号にマークしなさい。
- a. c\alpha_1^2
- b. c^2\alpha_1^2
- c. \dfrac{c^2\alpha_1^2}{1-\alpha_1}
- d. \dfrac{c\alpha_1^2}{1-\alpha_1}
- e. \dfrac{c\alpha_2^2}{1-\alpha_2}
- f. \dfrac{\alpha_2(1+\alpha_2)}{1-\alpha_2}
- g. K\text{a}_1
- h. K\text{a}_2
- i. \sqrt{cK\text{a}_1}
- j. \dfrac{\sqrt{K\text{a}_1}}{c}
- k. \sqrt{\dfrac{K\text{a}_1}{c}}
- l. \sqrt{\dfrac{K\text{a}_1K\text{a}_2}{c}}
- 問2 文中の空欄\fbox{A}に当てはまる適切な文章をa～eの中から一つ選び、解答欄の記号にマークしなさい。
- a. [\text{S}^{2-}]は濃度cの平方根に比例する
- b. [\text{S}^{2-}]は濃度cに比例する
- c. [\text{S}^{2-}]は濃度cの平方根に反比例する
- d. [\text{S}^{2-}]は濃度cに反比例する
- e. [\text{S}^{2-}]は濃度cによらず一定である
- 問3 4.17\times10^{-3}\text{mol}/\text{L}の\text{H}_2\text{S}水溶液のpHとして適切な値をa～eの中から一つ選び、解答欄の記号にマークしなさい。
- a. 3.7
- b. 4.3
- c. 4.7
- d. 5.3
- e. 5.7