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Chemistry Senior High

この問題のウとエで、CO₃とHCO₃とCaの大小関係は示されていますが、これらの濃度と、H、OHの濃度の大小関係は証明されてないのに、なぜそうかけるのですか?

°262.〈二酸化炭素水溶液の電離平衡と鍾乳洞〉 思考 鍾乳洞は,炭酸カルシウム CaCO3を主成分とする石灰岩が二酸化炭素CO2 を含む地 しょうにゅうどう どうくつ 下水に溶かされて洞窟になったものであり, その過程は次の反応で説明できる。 ア +2 イ CaCO3 (固) + CO2 + H2O~ このことを確認するために, 透明の反応容器内で生石灰 CaO 5.6×102g を純水 1.0L (1) ase に溶解し, この溶液に不活性ガス (貴ガス) とCO2 の混合ガスを吹き込んで、 沈殿の生 成と溶解の様子を観察した。 その結果, 混合ガスを吹き込むと溶液が白濁するが, CO2 の分圧(Pco.) が一定の値以上になると白濁した溶液が再び透明になることを確認した。 沈殿の完全溶解に必要なPco2 の値は,次のようにして推定することができる。 CO2 は水に溶けると H2CO3 となるが, この H2CO3 の濃度は Pco, に比例し, その比例定数は 3.2×10-7 mol/(L・Pa) であることが知られている。 また, 溶液中では次の反応が起こる こともわかっている。 H2CO3 ← HCO3 CaCO3(固) Ca2+ + CO32- K4=4.0×10-(mol/L2) ここで, K2, Ks はそれぞれ反応 ②,③の平衡定数, K4はCaCO3 の飽和溶液における陰 陽両イオンのモル濃度の積(K〟= [Ca²+][CO3^-]) であり,一定の温度でそれぞれ一定の 値を示す。これらのことを考慮すると,まず, H2CO3, HCO3", CO3の濃度は Pco. と [H+] を用いてそれぞれ次のように表される。 [H2CO3]=3.2×10-7 × Pco (mol/L) H+ + HCO3- H+ + CO32- [HCO3-]=[A × PCO₂ (23/ [H+] (mol/L) [HA]] 303 Nom K2=5.0×10-7 (mol/L) K3=5.0×10-" (mol/L) Pcoz [CO3^-]=B x 10 (mol/L) [H+]2 (2) (3 6 次に,これらの反応が中性付近の水溶液中で起こっているものとすれば,この水溶液中 に存在するおもな陰イオンはウであり, また陽イオンはエであるから,それぞ れの電荷を考慮すると次の関係式が近似的に成立する。 10 (8) [オ]]=2[カ] mayo 一方、上の実験において CaCO3 が完全に溶解するときは Ki= [Ca²+][CO3^-] の関係 にもとづいて次の式が得られる。 [CO3²] ≤ C (mol/L) OH したがって, これらの式から Pco の値を求めると, PcoD (Pa) となる。 なお、

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Chemistry Senior High

問3の問題、3枚目の写真の回答で(4)式によるH+の減少は無視できるとありますが、なぜ[HCO3-]<<[CO3-]だとこの事が言えるのでしょうか。 教えて下さい🙇‍♀️

【演習問題 】 4-2 炭酸の電離平衡 次の文章を読み, 各問に答えよ。 必要があれば次の値を用いよ。 なお, 問 1, 問3は小数 第1位まで, 問2は有効数字2桁で答えよ. √2=1.41,√3=1.73,√5= 2.24 log10 2 0.30, logio 30.48, log107 = 0.85 二酸化炭素(CO2) は水に容易に溶解し, その一部が水と可逆的に反応して炭酸(H2CO3) と なる。この反応の平衡定数K を次のように定義する。 [H2CO3] [CO2] ただし, [CO2] は水に溶解している二酸化炭素分子のモル濃度 [mol/L] であり、接してい る二酸化炭素の圧力に比例する。 炭酸はその一部が電離して水素イオンと炭酸水素イオン 炭酸水素イオンはさらにその一部が電離して炭酸イオンとなる。 1 となる。 25℃において, 1.0 atm の二酸化炭素と平衡にある水1.0Lには 3.0×10molの二酸化 炭素分子が溶解している。 平衡定数K。 は 3.0×10-3, 下線部①の反応の平衡定数KI は 2.0 ×10mol/L, 下線部 ② の反応の平衡定数K2 は 5.0×10- -11 mol/Lであるものとし、水のイ オン積をKw=1.0×10-14 (mol/L)2 とする。 Ko= 生体は血液のpH を中性付近に保つために二酸化炭素を利用している。肺における二酸化 炭素の分圧は約 5.0×10 atm である。 X 問1 25℃において、 水を 1.0 atm の大気中に長時間放置したとき、 pHはいくらになるか。 ただし, 大気中には体積パーセントで 4.0×10% の二酸化炭素が含まれ, 二酸化炭素 以外の酸性物質は含まれないものとする。 問 225℃において, うすい水酸化ナトリウム水溶液を分圧 5.0×10 atm に保たれた二 酸化炭素と十分な時間接触させたところ pH7.0 になった。 このpH7.0 の溶液の炭酸 水素イオンおよび炭酸イオンのモル濃度をそれぞれ求めよ。 問3 健康な人の血液のpHは中性付近に保たれているが, 一時的に酸性化することがある。 問2のpH7.0 の溶液に塩酸を加えて [Cl-] が最終濃度 2.0×10 - mol/L になるように 加えた。塩酸を加えたことによる体積の増加は無視できるとする。その後再び, 25℃ において、分圧 5.0×10-2 atm に保たれた二酸化炭素と十分な時間接触させた。この溶 液のpHを求めよ。

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Chemistry Senior High

乾燥した空気1.0Lが入った密閉容器とは、つまり体積1.0Lの容器なのですか? 自分は空気をある体積の容器に1.0L入れたのかと思っていたのですが、問題では容器が1.0Lになっています。 教えてください🙇‍♀️

60 O 1/8 【演習問題】 4-2 蒸気圧(Ⅱ) 第3・4 講 次の問1~3に答えよ。ただし,気体はすべて理想気体とみなし, 液体の体積は気体の体 積に比べて無視できるものとする。 気体定数R=8.3×10°Pa・L/(mol・K), エタノールの分 子量を46 とする。 なお, 答の数値は有効数字2桁で記せ。 問1 乾燥した空気1.0Lが入った密閉容器内の圧力は30℃において 1.0×10Pa であっ た。この容器内に 1.5gのエタノールを入れた。 30℃におけるエタノールの飽和蒸気 圧を1.0×10 Pa とすると, (a) 容器内が平衡に達した後の内部の圧力を求めよ。 また, (b) 気体中に含まれるエタノール蒸気の質量を求めよ。 ' 問2 この容器の体積を一定に保ちながら温度を上げて70℃に達した時に、容器内のエタ ノールはすべて蒸発した。 (a) この温度におけるエタノールの蒸気圧と, (b)容器内の気体 の全圧を求めよ。 問3 この容器の体積を一定に保ちながら温度を30℃から130℃まで上げた時,容器内 の圧力はどのように変化するか。変化の概略を下の図に実線で示せ。 また, 空気が示す 分圧の温度変化の無略を占迫です

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Chemistry Senior High

(I)と(2)ってどちらも同じような問いがされているのにどうして答えの出し方がこんなにも違うのですか?? (I)と(2)の問いの違いを教えていただきたいです🙇‍♀️

Check!! 一定量の液体に溶解する気体の体積 溶解している気体の物質量は,その気体の圧力に比例するが,溶解 している量を,気体を溶かしたときの圧力における体積に換算して 示すと、 圧力の変化に関係なく一定になる。 229. 気体の溶解度・・・・・・・・ 解答 (1) 7.0×10-2g (2) 2.4×10-2g (3) 9.8mL (4) ④ 解説 (1) 0℃, 1.0×105Paにおいて,気体1mol の体積は 22.4L (=22.4×10mL) なので, 0℃, 1.0×105Paにおいて,水1Lに溶ける 酸素の物質量は49/ (22.4×103) mol である。 酸素 O2 のモル質量は 32 g/mol なので, 水1Lに溶けている酸素の質量は,次のようになる。 mol = 7.0×10-2g 49 32g/mol× 22.4×103 (2) 窒素の分圧は、全圧×モル分率で求められ, 同温 同圧では,物質 量の比=体積の比なので,モル分率=体積分率となり,窒素の分圧= 全圧×体積分率と表される。 空気は酸素と窒素が体積比1:4で混合し た気体なので, 0℃, 1.0×105Paにおける空気中の窒素の分圧は, または 本の田 窒素の分圧=1.0×105 Pax 一方, 0℃, 1.0×105Paにおいて, 水1Lに溶ける窒素は24mLであり, その物質量は 24/ (22.4×103) mol となる。 ヘンリーの法則から、溶解す る気体の物質量は,その気体の分圧に比例するので,窒素の物質量は, X mol 24 22.4×103 4 1+4 1.0×105×(4/5) 1.0×105 ・mol× 窒素 N2 のモル質量は28g/mol なので, 4 4 -=1.0×105× ・Pa 5 ·X 24 28g/mol× -mol=2.4×10-2g 22.4×103 (3)(2) と同様にして, 酸素の分圧を求めると, 酸素の分圧=1.0×105Pax- 49 22.4×103 これを標準状態の体積に換算すると, 49 22.4×103mL/mol× 22.4×103 24 22.4×103 -=1.0×105×1 1 1+4 49/ (22.4×103) mol である。 溶解する気体の物質量は, その気体の分圧 0℃, 1.0×105Paにおいて, 水1Lに溶ける酸素の物質量は, (1) から, に比例するので、酸素の物質量は, 1.0 × 105 × (1/5) mol x 1.0×105 ・Pa 49 22.4×103 -X mol Xx mol=9.8mL (4) 気体の溶解度は, 圧力に比例して大きくなり, また, 温度が高くな ると小さくなる。 したがって, 低圧にして, 加熱するとよい。 230. 沸点上昇 Iloring 混合気体の体積に対す る各成分気体の体積の割 合を体積分率という。 第Ⅲ章 物質の状態

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