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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。

浜松医科大学入試対策講座 予習用
演習問題
No.3 (表)
次の文を読み問いに答えよ。必要なら log2=0.30 log3=0.48 log7=0.85
グリシンはアミノ酸の一つで、両性電解質である。両性電解質は、その分子中に酸性基および塩基性基をもち、酸
および塩基としての両方の性質を示す。アミノ酸は結晶中において双性イオンとして存在し、同一分子中に隅イオン
-Nlls*と陰イオン COOをもつ。このためアミノ酸は一般の有機化合物に比べて融点や沸点が高く、水に溶けやす
いなどイオン結晶としての特徴を示す。 さらにこの双性イオンはブロトン供与体(酸)であり、同時にブロトン受容体(塩
基にもなりうる。ある種のアミノ酸が緩衝液の調製に用いられるのはこのような分子の特性による。
グリシンの水溶液においてイオン型のグリシンから2個のプロトンが段階的に解離する際の第一段階目でのブロ
トン解離の電離定数を、第二段階目でのそれを心とするとそれらの値はそれぞれ 4.57×10(mol/L)および2.51×
10(mol/L)である。 いまんをlogioh と定義すればpi=2.34, p=9.60である。
1. 一般的に、次の式で示される酸 HAの電離平衡について考えよう。
HAH++A-
この場合の電離定数をとし、上記と同様にPを logo と定義するとき、pHを、 HAの濃度HA), A
の濃度[A]およびp/ を用いて表現せよ。式の誘導過程も記せ。
2、pH2.34 および pH9,60 の溶液中では、それぞれグリシンは主にどのような形で存在しているか。 構造式で示
せ。
3.0.200mol/Lグリシン溶液 500mL に 0.200mol/L」 塩酸溶液10.0mL を加え、さらに蒸留水を加えて全量 100m
Lの緩衝液を調製した。調製された緩衝液のpH値を計算し、 有効数字2桁で答えよ。

6.
0.13mol/Lの塩酸20mL 0.06mol/Lの水酸化バリウム水溶液 30mLの混合溶液
演習問題 1
次の各問に答えよ。
但し、温度は25℃とし、酢酸の電離定数 Ka=2.0×105mol/L, 水のイオン積 Kw=1.0×10-14 (mol/L)とする。
log2=0.30、 log3 = 0.48
① 0.10mol/Lの酢酸水溶液のpHはいくらか。 小数第1位まで求めなさい。
② 0.60mol/Lの酢酸水溶液 50mL と 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液 50ml を混合した水溶液のpHはいくら
③
か。 小数第1位まで求めなさい。
②の水溶液に 5.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を1.0mL 加えた。pHはいくらか。 小数第1位まで求めなさ
い。
④ 純水 100mLに、 5.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を1.0mL 加えた。 pHはいくらか。 小数第1位まで求め
なさい。 但し、 101mL100mL としてよい。
⑤②の水溶液に 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をさらに100mL 加えた。 水溶液のpHはいくらか。 小数第
1位まで求めなさい。
間割
10:

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