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322023年度
〔1〕 以下の文章を読み、 問1~ 問4 に答えよ。 なお, [X] は分子もしくはイオンX
大阪大-理系前期
8
のモル濃度を表す。
濃度 C [mol/L] の酢酸水溶液中でCH3COOH CH3COO + H+ の平衡が
なりたっているとき,水のイオン積 Kw = [H+] [OH-] と酢酸の電離定数
[H+] [CH3COO-]
Ka=
[CH3COOH]
条件が
を用いて,[H+] を表すことができる。 陽イオンと陰イオンの電荷のつりあいの
0.1=YOR
[H+]= ア +
イ
を満たすこと,,および,濃度Cが
C = ウ +
I
00
20F
吉 4.
2.
2023年度 化学 33
H=RO
01-00
0
-10
-8
-6
-4
OH +
図1
log10( C (mol/L))
HU H
-2
-2
0
(図)
で表されることを考慮すれば, [H+] 以外の分子やイオンの濃度を消去すること
により, [H+] に関する三次方程式
問1 空欄 ア
よ。
2
エ
にあてはまる分子やイオンのモル濃度を答え
[H+] 3 + ( オ ) [H+]^+ (
) [+] + ( キ )=0
問2 空欄 オ
キ
を Ka, Kw, ならびにCを用いて表せ。
が得られる。この方程式の解[H] を用い、酢酸の電離定数
K。 = 1.6 × 10-mol/L, 水のイオン積 Kw = 1.0 × 10-14 (mol/L) 2 として、酢
酸水溶液のpHの濃度変化曲線の一部を図1に描いた。
なお,濃度Cが高いときには、水の電離の影響を無視できるのでKw=0の近
問3 酢酸水溶液のpHは、濃度Cが低い領域でほぼ一定値をとる。その理由を
記せ。 さらに, C≦10mol/Lの範囲におけるpHの濃度変化を,解答用
[解答欄] 上の図と同じ。
紙の図1に実線で書き込め。
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似が許され, 三次方程式を二次方程式
[H+]? + Ka[H+] - KaC = 0
へと変形することができる。 この方程式の解 [H+] は, 高濃度の極限において
KCで近似できる。
問4 酢酸水溶液のpHは,濃度Cが高い極限で10g10 (C[mol/L]) の一次関数と
なる。 まず,C=1.0mol/Lの酢酸水溶液のpHを計算し, 小数点以下1桁
まで答えよ。 次に, C≧10-3 mol/Lの範囲でpHの濃度変化を, 解答用紙
図1に実線で書き込め。必要があれば10g10 2 0.3の近似値を用いよ。
[解答欄] 上の図1と同じ。
