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浜松医科大学入試対策講座 演習問題 2 No. 2 (裏) 生物の細胞内では、さまざまな化合物の緩衝作用により,pHが中性付近に保たれている。リン酸二水素塩とリン酸 水素塩の組み合わせもその一例である。以下では、これらのリン酸塩の25℃における電離平衡と緩衝作用について 考えよう。リン酸は水中で次のように3段階で電離する。 HsPOH+ + H2PO4 (1) H2PO4H+ + HPO HPO H+ + PO (3) (2) Ki = 7.5×10mol/L K = 6.2×10mol/L K's = 2.1×10-13mol/L K. K, K はそれぞれ (1) (2) (3) 式の平衡定数である。 また、水のイオン積を K(=1.0×10-14mol/L2 ) とする。 はじめに, 0.10mol/LのNaH2PO4 水溶液の平衡について考える。 この塩は水中で完全に電離する。 生じたH2P O イオンに関しては, (2) 式の平衡の他に次の平衡が存在する。 .(4) H2PO4 + H2O H3PO4 + OH- この平衡において、水のモル濃度 [H2O][mol/L]は一定とみなせるため, (4) 式の平衡定数 Ka は H2PO4 HsPO4, OH-のモル濃度を用いて、 [H3PO4] [OH-1 K₁ = A [H2PO4] と表される。」との値の比較から、この水溶液はウ性を示すことがわかる。 次に, 0.10mol/LのNa2HPO 水溶液の平衡について考える。 この塩も水中で完全に電離する。 ここで生じたHP 042 イオンに関しても、 (3) 式の平衡の他に次の平衡が存在する。 HPO42 + H2O HPO + OH- (5)式の平衡定数は, K5 = [H2PO4][OH-] [HPO2] B と表される。面との値の比較から,この水溶液はエ性を示すことがわかる。 (5) さらに、この NaHPO4 水溶液の水素イオン濃度[H+] [mol/L] を表す式を導いてみよう。 そのために, (2) 式と(3)式 を組み合わせた次の平衡を考える。 2HPO H2PO4 + PO」-. ・(6) (6)式の平衡定数は,次式で表される。 [H2PO4][PO4] K6 = C [HPO42-J2 リン酸一水素塩の濃度が0.10mol/Lの場合, (3) (5) (6) 式のうち, (6) 式の平衡が最も大きく右方向に偏る。 また, (3) 式と (5) 式の平衡定数を比較すると,前段の考察からオ式の平衡定数の方が十分に大きいため、もう一方の 式の平衡は無視できる。 したがって, [H+] を求めるためには,オ式と(6)式の2つの平衡を考慮すればよい。 オ式と(6)式の平衡反応によって消費される HPO4 イオンの濃度を、 それぞれ [mol/L] と [mol/L] とおくと、 HPOPOの各イオンのモル濃度は次のように表される。 H2PO4 [H2PO4] = I [HPO42] = 0.10-x-y [PO-] = II ここでオ式と (6) 式の平衡定数は非常に小さいので, 0.10-x-y≒0.10 と近似できる。 よって, x, y, 平衡 定数を含む2つの関係式から,[H+] [mol/L] は, [H+] = K2Ks+ D と導かれる。 問4 問5 問6 ウオにあてはまる語句または数字を記入せよ。 I II にあてはまる数式を, x, y を用いて記せ。 A~Dにあてはまる数式を K, K, K, Kw を用いて記せ。 7 0.10mol/LのNaH2PO4 水溶液10mL と 0.10mol/LのNa2HPO4 水溶液10mL を混合して緩衝液を調製した。 この緩衝液に関して、次の(i), (ii)の問に答えよ。 ただし、この緩衝液については、(2)式の電離平衡のみを考慮す ればよい。 数値は有効数字2けたで答えよ。 (i) この緩衝液の水素イオン濃度 [mol/L] を求めよ。 この緩衝液に 0.10mol/Lの塩酸をpHが7.0になるまで加えた。加えた塩酸の体積 [mL] を求めよ。 また、この 値を用いて、塩酸の添加による水素イオン濃度の増加量 (AD [H+]) と塩化物イオン濃度の増加量(4[CI-I)の比 A[H+1 A[CI-] を求めよ。 計算過程も含めて、解答欄の枠内で記せ。

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化学の蒸気圧についての質問です この解説の最後にある「よって"状態ア"と"状態ウ"について」の部分にある物質量が変化しない理由って元々のmol比である977:36.0に変化が加わっていないからですか? 逆にどのようなときに物質量は変化するんですか? なんとなく理解ができ... 続きを読む

これ だけ で 8 ★★★ 合格決 をめ る 問題 [蒸気圧] ある反応によって生じた水素を水上置換により容器に捕集した。 この容 気体を捕集したときの温度は27℃で外気の圧力は1013hPaであった。 液 器は、容積を変えることで圧力をかきの気の圧等はく保つことができ 体を含まないように気体を容器に密閉し, 温度を27℃で一定に保ったま ま、外気の圧力を変化させて容積の変化を測定した。 外気が506.5hPaのときの容積 は、外気が4052hPaのときの容積の何倍か。 解答は小数点以下第2位を四捨五入し て示せ。ただし、気体はすべて理想気体としてふるまうものとし、 27℃における水 の蒸気圧は36.0hPa とする。 (解説) 27°C 27C Pin20 P V,T:- Hz。 + H2O 状態ア) で分ける V₁L V.L とする 。Hz 136×1 27°C 506.5hPa ●H2O VL とする ①より H2 とH2Oのmol比がわかっているので, P.Ho=506.5x- 全圧 36.0 977+36.0 結局, 次のようになっている。 =18.0hPa <36.0hPa 27℃における水の蒸気圧 モル分率 よって H2O は全て気体として存在し, その分圧は18.0hPa とわかる。 (1気圧 全圧からH2Oの分圧を引いて求める 3hPa [東京工大] 全圧506.5hPa 分圧(506.5-18.0)hPa 27℃℃ 分圧 18.0hPa 27℃℃ 27°C H2O H2 V,T: 一定 で分ける Hz。 + V₁L ◆状態ア V.L mmt H2O V.L STEP 3 水素H2のような水に溶けにくい気体を発生させたときは, 水上置換で集 める。このとき、容器内はH2とH2Oの混合気体になっている。 wwwwwwwwwwwwww wwwwww 図のように, 容器内の水面と外の水面を一致させることで, 容器内と外 気の圧力を等しく保つことができる。 27℃における水の蒸気圧つまり分圧が36.0hPa wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww であることを意識して, V. T: 一定で分けてみる。 (2)外気の圧力を4052hPaにした場合 H2Oが全て気体であると仮定すれば・・・ STEP4 PifH20 4052hPa 27°C 27℃℃ 状態イ H2O 27°C 27℃ 27°C STEP 3 状態Ⅱ 27°C V, T:- H2° + 容器の中で H2O ●H2O で分ける V2L V2L とする 一部水が液 VL と変わらな 化したときとする。 【い状態 。外気の圧力 |1013hPa H2 H2O V2L H2 • STEP3 状態 H2 V, T. 一定 VL で分ける する。 VL + H2Old 蒸気圧 全圧1013hPa V,T : 一定で分けたときは,圧力を足すことができるので 1013hPa=PH+PHO PHo=36.0hPaなので, PHを求めることができる。 Ph=1013-Pho=1013-36.0=977hPa また,V,T: 一定で分けたときは, 「圧力比=mol比」 なので NHƯ PHO PH Pho=977:36.0 … となる。 次に、液体を含まないように気体を容器に密閉する。 |を示すね ①より, 36.0 分圧PH2 分圧PH20=36.0hPa Pit. Ho=4052× 全圧 977+36.0_ モル分率 -=144hPa > 36.0hPa 27℃における水の蒸気圧 よって, H2O は一部液化し,その分圧は36.0hPa となる。 実際は,次のようになっていた。 全圧からH2Oの分圧を引いて求める 4052hPa (4052-36.0)hPa 36.0hPa 27°C 27°C 27°C V₂L H2O とする H2 V, T:- で分ける H2。 + 状態ウ V3L V3L H2O 。 STEP3 D 気体だけを H2O 27℃で外気の圧力を変化させて容積の変化を測定 密閉する . H2 する。 (1) 外気の圧力を506.5hPaにした場合 H2Oが全て気体であると仮定すれば・・・ STEP 4 40 よって状態アと状態ウのH2について, 物質量 (mol), 温度, 気体定数Rが変化し ていないので,PV=nRT (○は一定を表す) となりボイルの法則が成り立つ。 wwwwwwww →新しく得られた式PV=(一定) PV=(506.5-18.0) xV=(4052-36.0) xV3 よって, Vi=8.22V3≒8.2V3 解答 8.2倍 (

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問7についてなのですが、グルコースの濃度が0.0015mol/lになる理由とグルコースのモル濃度が異なるのに最終的な液面の高さが同じになる理由を教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

第3問 次の文を読み, 問 1~7に答えよ。 必要のある場合には次の数値を用いよ。 Na=23 原子量: H=1.0 C=12 N=14 0=16 S=32 【実験】 Ca=40 Cl=35.5 気体定数R=8.3×10° Pa・L/(K・mol) 水は通すが、溶質は通さない半透膜を用いた。 図のA側には 0.001mol/L グル コース水溶液をB側には純水を等量ずつ入れた。 最初, 液面の高さは等しかったが, そのまま放置したところ(a)の液面は下がり、(b)の液面は上がり、最 終的な液面の高さの差はん」 になった。 アボガドロ定数: 6.02×1023/mol 1atm=1.0×10 Pa=1.0×10N/m2, 重力加速度g=9.8m/s', 1N=1kg×1m/g2 体内の細胞外液と細胞内液の浸透圧は等しく保たれている。 もし、細胞内液の浸透圧が細胞 外液に比べて非常に高ければ, 細胞は破裂するであろう。 一般に,溶液と溶媒が半透膜で隔離 呼ばれ, 血液と浸透圧が等しく注射液として用いられる。 生理食塩水以外に 0.31mol/L グル されていれば, 溶媒は平衡状態に達するまで溶液側に流入する。 0.9% 食塩水は生理食塩水と 図のように左右の内径が等しいU字管に半透膜を固定し, 浸透圧について調べてみた。 用 コース水溶液なども注射液として用いられる。 いた塩類は水溶液中では完全に電離しているものとみなしてよい。 また, 水の蒸発は無視でき るものとする。 実験は25℃で行った。 【実験Ⅱ】 実験と同じ半透膜を用いて, A側には 0.0005 mol/L NaCl水溶液をB側に 0.001mol/L グルコース水溶液を等量ずつ入れてそのまま放置したところ、両側の 液面の高さに差は生じなかった。 【実験】 タンパク質のような分子量の大きい粒子は通さず,グルコースなどの小さい粒子は 通す半透膜に交換した。 A側に 0.002mol/L グルコース水溶液を入れた。 また, B には 0.002mol/L グルコース水溶液と 0.002mol/L タンパク質水溶液の等量混合液 を入れてA側と液面の高さが等しくなるようにした。 しばらくそのまま放置すると, (c)側の液面は下がり(d 側の液面は上がり、最終的な液面の高さの差は 【実験】と同じになった。 問1 空欄 ad を埋めるものとして, 正しい組み合わせを ①~④の中から一つ選べ。 a b C d ① A B A B 0.002 0.002 ② 0- B A A B し ③ A B B A P:CRT =0.001×83×10×298 ④ B A B A B A D 半透膜 図 浸透圧の実験 問2 下線部(イ)の溶液の浸透圧を求めよ。 有効数字3桁で示せ。 問3 実験で, 液面が移動しないようにするにはどうしたらよいか。 問2の結果を用いて, 説明せよ。 問4 グルコース水溶液の密度を1.0g/cm として, h1 を求めよ。 有効数字2桁で示せ。ただ し、液面の移動による濃度変化は無視せよ。 問5 下線部(ロ)の理由を説明せよ。 問 60.9% 食塩水の浸透圧をPaの単位で求めよ。 有効数字2桁で示せ。 問7 下線部(ハ)の状態では, グルコースの濃度はどのようになったと考えられるか。 説明せよ。 NaCl 1000mすると 194 PV= hR T 間6 1000x 09 700 5805 -X 15 may 2 x RX 298 R 298 V P =0.31×83×10×298 0.31X XML = P:ehg 0:31×83×10×298=Moxx 98. 9.8 1.0'x -6-

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問4なのですが水の量がrの増加にしたがって減少するというのがわからないです。教えて頂きたいです。 よろしくお願いいたします。

第1問 る。 シリンダー A, B はそれぞれ別々の恒温槽の中に置かれていて, A は 57℃, B は 17℃ ピストンの付いたシリンダー A, B がコック C1 を介して連結された下図のような の一定の温度にそれぞれ保たれている。 Aにはコック C2 の付いた細管a が接続されていて、 体の燃焼実験を行うことができる。 また, シリンダー A,Bの連結部やAに接続されている 気体を導入 排出することができ, B には点火装置(図には記されていない)が付いていて この装置を用いて次の操作 ①~③をこの順に続けて行った。 これに関して問1~4に答え 管の内容積は無視できる。 ただし、以下で気体はすべて理想気体としてふるまい, 空気は窒素と酸素の と酸素の体積比4 4:1の混合 ものとし、必要が 気体であるとする。答の数量(数式の中の係数も含む)は有効数字2桁で表すもの あれば次の数値を用いよ。 気体定数 R=8.3×10°L・Pa/(K・mol) 57℃における蒸気圧 「メタノール: 560mmHg 水 : 130 mmHg 760mmHg = 1.0×10 Pa ハイパー化学 ②2) コック C を開き、シリンダーAのピストンを押してA内の気体をすべてシリンダー B に移した。 C を閉じたのち, B内の混合気体を167℃ 1.0×10 Paに保った。 ③ シリンダー B内の混合気体Gに点火し、燃焼させた。 燃焼反応は、メタノール酸素の いずれか一方が消失するまで完全に進行し、 また、 この燃焼による生成物は二酸化炭素と 水だけであるとする。 燃焼後, B内の気体を167℃, 1.0×10 Pa に保った。 問1操作①でシリンダーA内に導入したメタノールがすべて気体として存在するためには, の値はどのような範囲になければならないか。 不等式で答えよ。 問2 操作 ①でシリンダーA内に導入されたメタノールの物質量を式で表せ 問3 操作③の終了後に未反応のメタノールが残っていないようにするには, rの値はどのよ うな範囲になければならないか。 不等式で答えよ。 問4の値が問1の条件を満たす(操作 ①でシリンダーA内に導入したメタノールがすべて 気体として存在する)場合について, 次の間に答えよ。 a 操作 ③で生成する水の量が最も多いのは,rの値がいくらのときか。 b 生成した水は操作 ③の終了後,どのような状態になっているか。 また、そのように考 えた理由も簡単に記せ。 恒温槽 (57℃) 恒温槽 (167℃) =1 シリンダー B シリンダー A A ⑧ コック C2 細管 [操作] ① 気体のメタノールと空気の混合気体(以下G とよぶ)があり,そのメタノールと空気の 体積比を,メタノール:空気=r: 1とする。 いま, コック C1, C2 を開き, 細管に真空 ポンプをつないでシリンダー A, B 内を十分に排気したのち, コック C を閉じた。 つい で細管aからA内に混合気体 G を, シリンダー内の気体の体積が1.0×10 Paで1.5L になるまで導入し, コック C2 を閉じた。 このとき, メタノールはすべて気体として存在 していた。 15% ho xo'pa ① h R 330 440 OR R T R T OLKES [ 15TF 1.0×100× 560x 760 P V h R T 766 x 1.0x105 130 問2. RT 52 10×10×1.5 × 8.7x 1078.330 ith CHOH+202 * = CO₂ +2H2C 160 3、 P V h 1 T L F+1 5 0 110x105 1.5 h パ 330 ② 1.0x1 R 440 ③ 1.0×10 R 440

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問3と問4の解き方を教えて欲しいです🙇‍♀️

解答はすべて別紙の解答用紙に記入しなさい 〔I〕 以下の文を読み、間に答えよ.なお,原子量はH1.0, 12.0 16.0, Na 23.0 C135.5 とし, 気体定数はR = 8.31 × 103 Pa・L/(K・mol) とする. 水は生命活動に欠かせないきわめて重要な物質である. 水分子は2つの水素原子が1つの酸素原子 と 安定に存在する水素の 結合により結びついた折れ線形の構造をとり極性を持つ、 は'H2Hの2種類であり、それぞれH, Dとも表記する. 一方, 酸素の安定なイ は160 170 180 の3種類である. これらの安定なイを考慮すると, 水分子は理論上, ウ 種類存在することになる. D2O は H2Oと比べて, 融点が高い, 密度が大きい 電離度 が小さいなど多くの性質が異なる。 (b) 水は常温常圧で液体として存在する. 水分子は互いにエ 結合しており、 そのため水は分 子量から予想される沸点よりはるかに高い沸点を示す. このエ結合は沸点の他にも、水が示 す様々な特異的性質の原因となっている.例えば,固体状態の水である氷では1個の水分子のまわり にオ 個の水分子がエ 結合によって引きつけられ、すき間の多い正四面体構造をとるよ うに配列する。そのため、他のほとんどの物質と違って、 水は固体の方が液体より密度がカ "Nacl Hel CH5OH (c) - 水は塩化ナトリウムや塩化水素などのおよびエタノールやグルコースなどの親水基を 持った非キ をよく溶かす. また, エタノールや酢酸などの液体とは任意の割合で混ざり合 う. 希薄な水溶液の性質には、溶質の種類に関係なく溶質の濃度のみで決まるものがある. このよう な性質を東一的性質という。東一的性質を持つ現象の例として(d) 蒸気圧降下,凝固点降下,浸透圧 などがよく知られている. 水は資源としても非常に重要である. 地球上にはおよそ14億km の水があるといわれているが その大部分は海水であり, 淡水は 2.5%程度しか存在しない. それに加えて,地球温暖化などによる 気候変動や人口増加の影響により、水不足に直面する地域が増えている. 砂漠地帯や雨水が溜まりに くい島国ではとくにその問題は深刻で、 海水淡水化が盛んに行われている. 海水の淡水化技術には 蒸発法や 逆浸透法があり、 飲料水に適した安全な水を得ることができる。 (c. 問1. 空欄 キに適切な語句または数字を記せ。 ただし、 カ には 「大きい」 または 「小さい」 のいずれかを入れよ. 問2. 下線部 (a) について,次の①~⑤から極性分子をすべて選び, 番号で答えよ. ① 一酸化窒素 NO ② 塩素 Cl2 ③ 二酸化炭素 CO2 ① アンモニア NH3 ⑤ メタン CH cl-d. 07170 問3. 下線部(b) について, 25℃における D2Oの電離度はH2Oの電離度の何倍か. 有効数字2桁 で求めよ。ただし、この温度でのH2Oのイオン積を1.0×10mol/L2 密度を1.0g/cm² D20のイオン積を 1.6 x 10-15 mol/L2 密度を1.1g/cm とする.また, H2O D20 のモル 質量をそれぞれ18.0g/mol. 20.0g/mol とする. 4. 4. 下線部(c)について,水H2Oとエタノール C2H5OH の混合溶液を考える. 以下の問に答えよ. (1) 純粋な水の蒸気圧をp. 純粋なエタノールの蒸気圧をP. 混合溶液中の水およびエタ ノールのモル分率をそれぞれXw, xg とする.ここで, 水の物質量をnw エタノール の物質量をng とすると, xw=- nw NE xB= である. 水どうし、エタノー nw+ne nw+ ne ルどうし, 水とエタノールの間に働く分子間力がすべて同じであると仮定した場合(こ れを理想溶液という) ラウールの法則によると混合溶液中の水およびエタノールの蒸 気圧 Pw, DE はそれぞれのモル分率に比例し, Dw=xwDN, DE=XEDE と表される.い ま,ある温度で pw = 3.2 × 10 Pa.pe = 7.9 x 103 Pa とするとき 理想的な混合溶 液の蒸気圧(p = Dw+PE) XE の関係を表すグラフとして最も適切なものを次の ①~⑥から選び、番号で答えよ. -化(A)2- -化(A)3

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どなたかこの問題がわかる方いらっしゃいますか?とても難しく、分からなかったので、考察2だけでも教えてもらえると嬉しいです。

10 思考学習!! アボガドロ定数の測定の歴史 歩美は, アボガドロ定数がどのようにして求 められたのか興味をもった。 先生に聞いてみる と、現在のアボガドロ定数は, 高純度のケイ素 の結晶の球体(図A) に含まれる原子の数を, 精 密にはかって求めているということだった。 また, アボガドロ定数を求める試みは19世 紀末ごろから始まり,今日までさまざまな方法 で測定してきたことを先生から聞いた。 そこで, 図A シリコン結晶 歩美は, そのアボガドロ定数測定の歴史を調べてみることにした。 調べていくと, アボガドロ定数の測定方法の一つにステアリン酸の単分子膜 を利用する方法があることがわかった。 ステアリン酸分子 C17H35 COOH は, 水になじみやすい部分(-COOH)と やすい液体に溶かして清浄な水面に滴下する。 すると液体が蒸発してステアリ みにくい部分(C, Hgs-) をもつ(図B右)。これをシクロヘキサンのような蒸発し ン酸のみが水面上に広がり, 分子の-COOH を水側, C17H35-を空気側に向けて、 一層にすき間なく並ぶ(図B左)。 これを単分子膜という。 10 S〔cm²〕] (単分子膜の面積) s〔cm²) ステアリン酸1分子が 水面上で占有する面積 同 H) CH3 水になじみにくい 部分 CH2 1 水になじみやすい 水面 O OH 部分 単分子膜 ステアリン酸1分子 図B ステアリン酸の単分子膜 HM (1) mol 単分子膜の面積と,ステアリン酸1分子が水面上で占める面積がわかれば, 単分子膜に含まれる分子の数がわかり, アボガドロ定数を求めることができる。 その計算過程を順に考えてみよう。 |考察■ 単分子膜の面積を S[cm],ステアリン酸1分子が水面上で占める面 |積をs[cm?]としたとき, 単分子膜をつくるステアリン酸分子の数はど のような式で求められるか。

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緩衝液のphの求め方教えて下さい。お願いします🙇‍♂️

◆問題 343 発 緩衝液 0.10Lの酢酸水溶液10.0mLに0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液 5.0mL を 加えて、緩衝液をつくった。 この溶液のpHを小数第2位まで求めよ。 ただし,酢酸の 電離定数を Ka=2.7×10-5mol/L,log102.7=0.43 とする。 LOW 第章 物質の変化と平衡 考え方 反 解答 ( 緩衝液中でも,酢酸の電離平衡 が成り立つ。混合水溶液中の酢 酸分子と酢酸イオンの濃度を求 め, 電離平衡の量的関係を調べ ればよい。このとき,酢酸イオ ンのモル濃度は,中和で生じた ものと酢酸の電離で生じたもの との合計になる。これらの濃度 を次式へ代入して水素イオン濃 度を求め, pH を算出する。 残った CH3COOH のモル濃度は, 0.10× 10.0 1000 -mol-0.10× 5.0 1000 mol 0.10 x mol (15.0/1000) L また,生じた CH3COONa のモル濃度は, 5.0m 1000 = 0.0333mol/L (S) (g) m0.0 -=0.0333mol/L (15.0/1000) L 混合溶液中の [H+] を x[mol/L] とすると, 平衡状態CH3COOH 1 H+ + CH3COO- はじめ 0.0333 [H+][CH3COO-] 平衡時 0.0333-x 0 x 0.0333+x 0.0333 [mol/L] [mol/L] Ka= ① 340 [CH3COOH] [CH3COOH] [H+]= ② [CH3COO-] xの値は小さいので, 0.0333-x= 0.0333,0.0333+x= 0.0333 とみなすと, ②式から [H+] = Ka となるため, pH=-logio [H+]=-logio (2.7×10-5)=4.57 X 発展例題28 溶解度積 問題 346 347

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