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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。

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化学 高校生

(2)の(ⅰ)についてなのですが32.4度までは無水物でそこから下の温度は水和物が析出すると思ったのですが別々に考えなくて良いのですか? 教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

保たれて 68 〈固体の溶解度(応用)〉 ★★★ 4/6 右下図に、硫酸ナトリウムの溶解度曲線を示す。 以下の説明を読み、次の各問いに 答えよ。 答えの数値は有効数字2桁で示せ。 (Na2SO4=142, H2O18) (説明) この図にはA,B2つの交点がある。B(32.4)よービ 50 比較的濃い水溶液の場合のB点 (32.4℃, 50g) で無 45 水 _Na2SO4 [[]] は,硫酸ナトリウム十水和物 Na2SO4・10H2Oと塩 硫酸ナトリウム無水物の溶解度曲線が交差している 30- る。 つまり 32.4℃より高い温度の溶液からは19F--- 水 無水物Na2SO4の結晶が析出し, 32.4℃より低A (1.2)4. い温度の溶液からは硫酸ナトリウム十水和物 0 20 Na2SO4・10H2Oの結晶が析出する。 一方、比較 「Na2SO410H2O aa 08 (1) 20 40 60 80 100 温度 [°C] 的希薄な水溶液を冷却していくと, 水の凝固点 (0℃) からA点 (-1.2℃, 4g)までは, ほぼ直線的に水溶液の凝固点が降下していく (8) (1)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gから60℃に保ちながら水40gを蒸発 させたとき,析出する結晶は何gか。 (2)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gがある。 (i) 20℃に冷却したら何gの 結晶が析出するか。 (ii) 60℃に保ちながら水40gを蒸発させた後, 20℃に冷却し たら何gの結晶が析出するか。 (3) A点ではどんな結晶が析出するのか。 30字以内で説明せよ。 (東京医大改)

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