Question

ぴひょ

化学基礎・pH,水素イオン濃度を使った問題

問1についてです。
問題文の「硝酸イオンと硫酸イオンの比が1:1である」というところから硝酸と硫酸の濃度が一致するという考え方をするのがなぜなのかわかりませんでした。どのようなプロセスでこの考え方を出していますか？

お願いします。

3120
40
48
12
酸性雨 8分 次の文章を読み、 問い (間1・2)に答えよ。 H=1.0, C=12, N=14,0=16,
Re 80,101
S=32, Ca=40
通常の雨のpHの値は5,6程度である。 しかしながら、近年このpHの値を下回る雨, すなわち酸性
雨による被害が世界各地で報告されている。 このような酸性雨は,おもに化石燃料の燃焼により生じ
た窒素酸化物や硫黄酸化物が大気中で二酸化窒素や三酸化硫黄へと変化し,それぞれが雨滴に取りこま
れて生じる硝酸や硫酸が原因とされている。欧米では森林が立ち枯れしたり、土壌・河川・湖沼の酸性
化によって動植物が死滅しており, 人体への影響も懸念されている。 日本では、欧米ほどの大きな被害
は出ていないが,大理石でできた彫刻や銅像といった文化財,あるいは身近なところでは繊維製品へ
の被害が報告されてきている。
1.0×10-3
2
* 3
問1 下線部(a)について, ある地域の雨水はpH 3.0 で、 含まれる硝酸イオンと硫酸イオンの比が1:1
である。この雨水1L中に含まれる硝酸の質量は何gか。 最も適当な数値を、次の①~⑤のうちから
一つ選べ。 ただし、雨水には硝酸と硫酸のみが溶けており、いずれも完全に電離しているものとする。
①2.1×10~3 ②3.2×10~3
③2.1×10 ④3.2×10-2 ⑤ 6.3×10-2
6.7 /硝+硫=雨中の[H1]
問2 下線部(b)について, 大理石の主成分である炭酸カルシウム CaCO は, 水素イオンH+と次のよ
うに反応する。
(100g/mmoℓ)
2.5×10ml 5.0x1050
_CaCO + 2H+
Ca²+ + CO2+H2O.
1.0×10~4
同じく炭酸カルシウムを主成分とする石灰岩でできた台地 1.0km² pH4.0 の雨が降水量 5.0mmだ
け降ったとする。 このとき, この台地から溶け出す炭酸カルシウムの質量は何kgか。 有効数字2桁
で次の形式で表すとき, 1 2 に当てはまる数字を,下の①~ ⑩のうちから一つずつ選べ。
ただし、同じものをくり返し選んでもよい。 なお, 雨水に含まれる水素イオンはすべて炭酸カルシウ
ムの溶出に使われるものとし、 雨水には強酸のみが溶けており完全に電離しているものとする。 また,
降水量とは,降った雨水がすべて地表にたまったと仮定したときの水深を表す。
12 kg
① 1 ②2 ③3 44 ⑤ 5
⑥ 6 ⑦ 7
⑧8 99 00
☆雨の体積を求めてから [H+]を求め、その後CaCO3のmol, gを求めていく。/CaCO3=1
146. エッチング
金属の鉄は鉄鉱石から得られており その中の -Fili 7+ + 2 Itt att bet
11001cm 1.0x10²cm =/m
1.0×10cm-l
10x10 cut = (km²=²"
*

145 1③ 問2
2
②
問題文のポイント・・･間2より
2について、大理石の主成分である炭酸カルシウム Caco」は、水素イオン"と次のよ
に反応する｡
雨水中のH+の物質量
硝酸由来
CaCO,+2H' Ca²+ CO,+HO
カルシウムを主成分とするのは今機カルシウムの量は何に数学2･降水量が水深であることを読み取り、雨水
の体積を面積 × 水深で求め、その体積と
のうちから一つずつ選べ。
1
1
雨水のpHから水素イオンの物質量を求め
1
1 る。
次の形式で表すときに当てはまる数字を、下の⑩
ただし、同じものをくり返し選んでもよい。なお、雨水に含まれる水素イオンはすべて炭酸カルシウ
ムの溶出に使われるものとし、水には強酸のみが溶けており完全にしているものとする。 また､
降水量と降った水がすべてにたまったと仮定したときの水深を表す。
[⑤]
om
解説[m=1.0×10cm,|km=1.0x102+2cm,"/km²=10x10500
の物質量
の物質量+硫酸由来のHT
Caco, + 2H+
CaCO3 の物質量=H" の物質量×
www.
雨水1Lに含まれる硝酸HNO」 の物質量をx(mol]
とする。 問題文より、雨水中の硝酸イオン NO.
と硫酸イオン SOの比は1:1なので、 硫酸
H.SO の物質量もx [mol}となる。 雨水のpHが3.0
であることから水素イオン濃度[H+}=1.0×10 -
mol/Lなので,雨水中のH+の物質量について,
[mol]×1+x[mol] ×2=1.0×10mol/L×1L
硝酸由来のHT 酸由来の
----
-
水中のH*
x=113×10mol
よって 求める HNO』(分子量63)の質量は,
63g/mol×2/30 ×10mol=2.1×10"g@
Note
Note
降水量は水深を表しているので、台地に降った雨
水の体積は、底面積が 1.0km²で高さが5.0mm
この直方体の体積と等しい｡
1.0 km²
05.0mm
したがって 雨水の体積は,
1.0km² x 5.0mm
------
NAFA
1.0×10cm
0,50 cm
=5.0×10cm²=5.0×10mL=5.0×10° L
雨水のpHが4.0 であることから、 水素イオン濃
度[H+]=1.0×10mol/L である。 したがって,
雨水に含まれるH+の物質量は,
1.0×10mol/L×5.0×10°L=5.0×10mol
与えられた反応式より, 反応する炭酸カルシウム
CaCO (式量100) の物質量はH*の物質量の 2
倍なので, 求める炭酸カルシウムの質量 [kg] は,
5.0×10²mol× -X100 g/mol
2
CaCD のモル質量
HP の物質量
=2.5×10g=25kg

ph