Chemistry
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Terselesaikan
問2お のマーカー部分が分かりません！
4 (配点 21点)
次の文を読み,問1~ 問6に答えよ。 ただし, [X] は X のモル濃度 [mol/L]を表し,
水のイオン積はKw= [H][OH]=1.0×10-14(mol/L) とする。また,必要があれば
log101.5=0.18, 10g104.5=0.65, 10g106.3=0.80, 10g107.1=0.85 を用いよ。
リン酸H3PO4 は3価の酸であり、水溶液中では次の式 ①〜③のように3段階で電
離する。
もの
H3PO4H + + H2PO4-
H2PO4⇌H+ + HPO42-
2-
HPO421 H+ + PO43-
... 1
②
③
式 ① の電離定数 K1, 式 ② の電離定数 K2, 式 ③ の電離定数 K3 は平衡状態におけ
る各成分のモル濃度を用いてそれぞれ次の式 ④~⑥のように表され, その値は
K1=7.1×10-3mol/L, K2=6.3×10mol/L, K3 = 4.5×10-13 mol/L とする。
[H+] [H2PO4-]
K1=
[H3PO4]
[H+][HPO42-]
K2=
[H2PO4-]
[H+][PO43-]
④
K3=
[HPO42-]
⑥
これらの式をもとに,リン酸水溶液やリン酸塩を用いた緩衝液のpHを求めてみよう。
c[mol/L] のリン酸水溶液において, 式 ① の電離で生じるH+の濃度に比べて 水
の電離および式 ② 式 ③ の電離で生じるH+の濃度が小さく無視できる場合を考える。
式①の反応におけるリン酸の電離度をαとすると、水溶液中のH3PO4H+,
H2PO4-のモル濃度の変化は次のように表される。
H3PO4
電離前
C
H+
0
+
H2PO4
0T
変化量 + + あ
平衡時
い
あ
(単位:mol/L)
09H H
09
c2x2
よって, Ki, C, αの間には,次の式⑦が成り立つ。
(U1X)
K1= う
USAS Hq
&
PHO
[HPO4^-]=
これをもとに,c=0.14mol/Lのときのリン酸の電離度αを求めると, α=0.20 とな
り,水素イオン濃度は, [H+]=え mol/Lとなる。 なお、この水溶液中では,
お mol/L, [PO4-]=1.0×10-18mol/Lとなり, 式②および式
③ の電離がほとんど起こっていないことがわかる。
2
問1 空欄
あ
う
のを用いてそれぞれ記せ。 1997)
あ
に適する文字式を, cおよ
cおよびαのうちから必要なも
い
\lom 02.0
Cα
CX
(((-x)
Jan
問2 空欄
お
に適する数値を,それぞれ四捨五入により有効数字2
え
"
桁で記せ。
[HT] =
[H3PO4]
ki
解説 <
問1 知識・技能
c[mol/L] のリン酸水溶液について, リン酸の電離度をαとする
と、水溶液中の H3PO4, H+ H2PO4のモル濃度の変化は次の
ように表される。
H3PO4H + + H2PO4
電離前
C
0.
変化量 -ca
+ca
あ
あ
平衡時
c(1-a)
ca
―い
・あ
0
+ca
-あ
ca
-あ
これらを式④に代入すると,
(単位 : mol/L)
[H+] [H2PO4]
cax ca
ca²
Ki=
=
=
[H3PO4]
c(1-a) 1-a
う
問2 知識・技能
・え [H+] =ca=0.14mol/Lx0.20=2.8×10mol/L
お水の電離および式 ② および式 ③ の電離で生じる H+の濃度が小
さく無視できる場合, [H+] ≒ [H2PO4-] とみなせるので,式⑤
より、
[H2PO4]
[HPO42-]=
-K2≒K2=6.3×10mol/L
[H+]
Jorn
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