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化学 高校生

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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 高校生

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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物理 高校生

高校物理 電気の問題です (5)で静電エネルギーの変化を見る時合成容量から求めてはいけないのでしょうか 合成容量から求めたら答えが変わったのですが、計算ミスなのかどうかがわかりません

17-7700 E2 701 位差を求めよ。 (3)続いて, S2 を開き, S, を閉じた。 十分に時間が経過した後, S, を開きSを閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4)この後,(3)の操作をくり返すと, C2の両端の電位差はある有限な値に近づく。 その値を 求めよ。 〔17 大阪市大〕 113. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ〉 図に示す回路において, ダイオード1および ダイオード2は理想的な半導体ダイオード (順 方向電圧が加えられたときの抵抗値は 0, 逆方 向電圧が加えられたときの抵抗値は無限大) と みなせる。 電池1および電池2の起電力はいず れも E[V],コンデンサー1およびコンデンサ 2の電気容量はそれぞれ C〔F〕 および 2C[F], 抵抗器の抵抗値は R [Ω] である。電池 コンデンサー 1 d ダイオード 1 コンデンサー 2 抵抗器 e 電池 1 木ダイオード 2 S b 電池2 の内部抵抗および導線の抵抗は無視でき, 回路から放射される電磁波はないものとする。 コンデンサー1およびコンデンサー2に電荷が蓄えられていない状態でスイッチSをa側 に入れ、十分に時間を経過させた。 このときの (1) 点c, 点d, 点eの電位 [V] をそれぞれ求めよ。 (2) コンデンサー1およびコンデンサー2に蓄えられた静電エネルギー [J] をそれぞれ求め よ。 次にスイッチSをa側から離してb側に入れ,十分に時間を経過させた。このときの, (3) コンデンサー1の点d側の極板に蓄えられた電気量と, コンデンサー2の点d側の極板 に蓄えられた電気量の和 〔C〕 を求めよ。 (4) コンデンサー1およびコンデンサー2に蓄えられた電気量 〔C〕 をそれぞれ求めよ。 5) スイッチSをb側に入れた瞬間から十分な時間が経過するまでに抵抗器で消費されたジ [ュール熱 〔J] を求めよ。 [24 芝浦工大] .B 114. 4枚の導体板によるコンデンサー回路> 応用問題 次のア~ス、ソ~チの中に入れるべき数や式を求めよ。 また,セに当てはま 文章を解答群から選べ。ただし、数式はC,V,dのうち必要なものを用いて答えよ。

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数学 高校生

なぜ第1象限で接したとき最大なのですか?

x, 2 領域と分数式の最大・最小 yが2つの不等式 x-2y+1≦0, x2-6x+2y+3≦0 を満たすとき, |最大値と最小値, およびそのときの x, yの値を求めよ。 y-2 y-2 x+1 の ・基本 122 連立不等式の表す領域Aを図示し, 指針 x+1 =kとおいたグラフが領域 Aと共有点をも つようなんの値の範囲を調べる。 この分母を払ったy-2=k(x+1) を通り,傾きがんの直線を表すから、傾きんのとりうる値の範囲を考えればよい。 (1,2) CHART 分数式 y-b 最大 最小 y-b x-a =kとおき, 直線として扱う x-a x-2y+1=0 ①, x2-6x+2y+3= 0 2 YA 解答とする。連立方程式①,②を解くと P (x,y)=(1,1) (4,212) 5 ② -=kとおくと ゆえに、連立不等式x-2y+1≦0, x2-6x+2y+3≦0 の表 す領域 Aは図の斜線部分である。 ただし, 境界線を含む。 y-2 3 (3 2 2 y-2=k(x+1) (3) RY x+1 すなわち y=kx+k+2 ③は,点P(-1,2)を通り, 傾きがんの直線を表す。 図から, 直線 ③が放物線 ②に第1象限で接するとき この値は最大となる。 ② ③からyを消去して整理すると x2+2(k-3)x+2k+7=0 このxの2次方程式の判別式をDとすると D 4 =(k-3)2-1 (2k+7)=k-8k+2 直線 ③が放物線 ②に接するための条件はD=0であるか ら, k2-8k+2=0 より k=4±√14 第1象限で接するときのkの値は k=4-√14 このとき、接点の座標は (√14-1, 4√14-12) k(x+1)-(y-2 = 0, x=-1, y=2のときん についての恒等式になる。 →kの値に関わらず定 点 (1,2)を通る。 k=4+√14 のときは, 第3象限で接する接線と なる。 次に,図から直線 ③が点 (1, 1) を通るとき,kの値は最 小となる。このとき k= 1-2 = -1/ Ak= y-2 ソニに代入。 1+1 よって 2 x=√14-1, y=4√14-12 のとき最大値 4-√14; x = 1, y=1のとき最小値- x+1 0r2+4x-y+2≦0 を満たすとき の最大値 x-2 201 3章 1 不等式の表す領域

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化学 高校生

この問題でCH3COO-+H+=ch3coohとなっているのはなぜですか?可逆反応ではないのでしょうか?

日 000 H+ +酢酸ナトリウムの緩衝液 00ml= 濃度 アンモニ CH3COO- ごくわずか 混合水溶液中に含まれる各物質の濃度を求める。 CH3COO + H+→CHCOOH HCIより生じた H+ と CH3COOからCH COOH が生じる。 [CH3COO] = 0.05mol/L-0.02mol/L=0.03mol/L [CH3COOH] = 0.10mol/L+0.02mol/L=0.12mol/L 電離定数より、混合水溶液の [H+] およびpHを求める 1.8×10mol/L= 0.03mol/L × [H+] [H+] = 7.2 x 10mol/L 0.12mol/L pH = -log10 (7.2×10-)=-logio (2°×32 × 10 ) == - 3 × 0.30 + 2 × 0.48-6)=4.14≒4.1 (2) NaOH より生じた OH と CH3COOH から CH3COO が 生じる。混合水溶液中に含まれる各物質の濃度を求める。 CHCOOH+OH — CH,COO +HẠO [CH3COO-] = 0.05mol/L +0.05mol/L=0.10mol/L [CH3COOH] = 0.10mol/L-0.05mol/L=0.05mol/L 電離定数より,混合水溶液の[H+] およびpHを求める。 0.10mol/L× [H+] 18×10mol/L= [H+] = 9.0×10mol/L 0.05mol/L pH = -log10 ( 9.0×10)=-log10 (32×10) == 3 -(2×0.48-6) = 5.04≒5.0 (3)過剰に加えたNaOH と CH3COOH の中和反応後、余った NaOHの濃度を求める。 中和前 CH3COOH + 0.10mol/L CH3COONa+ け。 夏の OK,= [CH,COO][H] [CH COOH] と ②log102=0.30.log103=0.48 混合 合 ③log103 = 0.48 この後 H2O NaOH 0.15mol/L 0.05mol/L -0.10mol/L + 0.10mol/L +0.10mol/L 0.05mol/L 0.15mol/L 変化量 0.10mol/L 中和後 0mol/L [OH] = 0.05mol/L 水のイオン積K より 混合水溶液の [H*] およびpHを求め る。 [H+] x 0.05mol/L=1.0×10 -4 (mol/L) 2 [H] = 2.0×1013mol/L DH=logio ( 2.0×10-13) = (0.30-13)=12.7 この 酸の道 答えよ。 度が水の 及ぼす。 log102=0.30 酸化物イ 数式で ol/L)と

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