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小テスト ／ cb-07

酸と塩基（定義・価数・電離度・pH）

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酸と塩基（定義・価数・電離度・pH） ── 問題

基礎

  1. 次の物質の分類として正しいものはどれですか。 水酸化バリウム Ba(OH)₂　（ア 1 価の強酸　イ 2 価の強酸　ウ 2 価の強塩基　エ 1 価の弱酸）
  2. pH 11 の水溶液の水素イオン濃度 [H⁺] は 1.0 × 10⁻ⁿ mol/L と表せる。n はいくらですか。
  3. 反応 NH₃ ＋ H₂O → NH₄⁺ ＋ OH⁻ において、ブレンステッド・ローリーの定義で酸としてはたらいているものはどれですか。　（ア NH₃　イ NH₄⁺ と OH⁻ の両方　ウ H₂O（H⁺ を NH₃ に与えた）　エ 酸はない）
  4. 酸の強弱を決めるものはどれですか。　（ア 濃度　イ 分子量　ウ 価数　エ 電離度（水溶液中で電離している割合））

標準

  1. 1.0 × 10⁻¹ mol/L の塩酸（HCl）水溶液の pH はいくらですか。強酸・強塩基は完全に電離するものとし、水のイオン積を 1.0 × 10⁻¹⁴ (mol/L)² とする。
  2. 5.0 × 10⁻⁶ mol/L の硫酸（H₂SO₄）水溶液の pH はいくらですか。完全に電離するものとし、水のイオン積を 1.0 × 10⁻¹⁴ (mol/L)² とする。
  3. 1.0 × 10⁻¹ mol/L の酢酸水溶液の電離度を 1.0 × 10⁻³ とすると、この水溶液の pH はいくらですか。
  4. pH 8 の水溶液の水酸化物イオン濃度 [OH⁻] は 1.0 × 10⁻ⁿ mol/L と表せる。n はいくらですか。水のイオン積を 1.0 × 10⁻¹⁴ (mol/L)² とする。
  5. 水のイオン積について正しいものはどれですか（25 ℃）。　（ア 純水でのみ成り立つ　イ [H⁺] ＋ [OH⁻] ＝ 1.0 × 10⁻¹⁴　ウ 酸性の水溶液では値が大きくなる　エ [H⁺][OH⁻] ＝ 1.0 × 10⁻¹⁴ (mol/L)² で、酸性・中性・塩基性のどの水溶液でも一定）
  6. pH 3 の塩酸を水で 10 倍に薄めたときの pH として正しいものはどれですか。　（ア 約 4（薄めると pH は大きくなる）　イ 約 7　ウ 約 3（変わらない）　エ 約 2）

発展

  1. pH 1 の塩酸を水で 1000 倍に薄めると pH はいくらになりますか（薄めても酸性のままとする）。
  2. pH 3 の塩酸の水素イオン濃度は、pH 6 の塩酸の水素イオン濃度の何倍ですか。
  3. pH 6 の塩酸を水で 1000 倍に薄めたときの pH として最も適切なものはどれですか。　（ア 約 7（中性に近づくが 7 をこえない）　イ 0　ウ 3　エ 9）
  4. 0.10 mol/L の塩酸と 0.10 mol/L の酢酸を比べたとき正しいものはどれですか。　（ア 中和に必要な NaOH は塩酸のほうが多い　イ 塩酸のほうが [H⁺] が大きく pH は小さいが、同じ体積を中和するのに必要な NaOH の量は同じ　ウ 酢酸のほうが pH が小さい　エ 両方とも pH は 1）
  5. フェノールフタレインの変色として正しいものはどれですか。　（ア 酸性で赤色、塩基性で黄色　イ 酸性で赤色、塩基性で無色　ウ 酸性で黄色、塩基性で青色　エ 酸性〜中性で無色、塩基性（pH 約 8.3 以上）で赤色）

酸と塩基（定義・価数・電離度・pH） ── 解答

基礎

  1. ウ　2 価の強塩基　強酸：HCl・HNO₃（1 価）・H₂SO₄（2 価）。弱酸：酢酸（1 価）・炭酸・シュウ酸（2 価）・リン酸（3 価）。強塩基：NaOH・KOH（1 価）・Ca(OH)₂・Ba(OH)₂（2 価）。弱塩基：NH₃。答え：2 価の強塩基。
  2. 11　pH ＝ −log₁₀[H⁺] なので [H⁺] ＝ 10⁻ᵖᴴ。n ＝ 11。
  3. ウ　H₂O（H⁺ を NH₃ に与えた）　H⁺ を与えるのが酸。H₂O が H⁺ を NH₃ に渡して OH⁻ になった。NH₃ は H⁺ を受け取った塩基。
  4. エ　電離度（水溶液中で電離している割合）　電離度が 1 に近ければ強酸。濃さ（濃度）や価数とは別。薄い塩酸も強酸、濃い酢酸も弱酸。

標準

  1. 1　1 価なので [H⁺]（または [OH⁻]）＝ 1.0 × 10⁻¹ mol/L。酸なら pH ＝ 1、塩基なら [H⁺] ＝ 10⁻¹⁴ ÷ 10⁻¹ → pH ＝ 14 − 1。答え：1。
  2. 5　2 価なので [H⁺]（または [OH⁻]）＝ 2 × 5.0 × 10⁻⁶ ＝ 1.0 × 10⁻⁵ mol/L。酸なら pH ＝ 5、塩基なら pH ＝ 14 − 5。答え：5。
  3. 4　弱酸の [H⁺] ＝ 濃度 × 電離度 ＝ 10⁻¹ × 10⁻³ ＝ 1.0 × 10⁻(1＋3) mol/L → pH ＝ 4。
  4. 6　[H⁺][OH⁻] ＝ 10⁻¹⁴、[H⁺] ＝ 10⁻8 → [OH⁻] ＝ 10⁻(14−8)。n ＝ 6。
  5. エ　[H⁺][OH⁻] ＝ 1.0 × 10⁻¹⁴ (mol/L)² で、酸性・中性・塩基性のどの水溶液でも一定　温度が一定なら積は一定。[H⁺] が増えれば [OH⁻] が減る。
  6. ア　約 4（薄めると pH は大きくなる）　[H⁺] が 1/10 → pH は 1 大きくなる。

発展

  1. 4　[H⁺] が 1/1000 になるので、pH は 3 大きくなる → 4。
  2. 1000　[H⁺] ＝ 10⁻3 と 10⁻6。比は 10^(6−3) ＝ 1000 倍（pH が 1 小さいと [H⁺] は 10 倍）。
  3. ア　約 7（中性に近づくが 7 をこえない）　水自身の [H⁺] ＝ 10⁻⁷ があるので、酸をいくら薄めても塩基性にはならない。
  4. イ　塩酸のほうが [H⁺] が大きく pH は小さいが、同じ体積を中和するのに必要な NaOH の量は同じ　電離度が違うので [H⁺] は塩酸 ＞ 酢酸（pH 1 と約 3）。しかし中和では電離していない酢酸も反応するので、必要な塩基の量は同じ（cb-08）。
  5. エ　酸性〜中性で無色、塩基性（pH 約 8.3 以上）で赤色　変色域 8.3〜10.0。メチルオレンジは酸性で赤・塩基性で黄（3.1〜4.4）、BTB は黄・緑・青。

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