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化学 高校生

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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化学 高校生

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子 礎 問2 身の周りで利用されている物質に関する記述として下線部に誤りを含むもの (解答番号 を,次の0~6のうちから一つ選べ。 2 1 13 0 ポリエチレンは,付加重合により合成され,接着剤や消レゴムなどに利用さ 必要があれば,原子量は次の値を使うこと。 れる。 C 12 0 16 Ca 40 の ヨウ素は,殺菌作用をもつため, うがい薬や消毒薬に利用される。 O 銅は銀に次いで2番目に電気をよく通すため, 電線や電気器具などに利用さ れる。 第1問 次の問い(問1~7)に答えよ。(配点 30) O ケイ素は半導体の性質をもつため,高純度の単体は電子部品などに利用され る。 問1 日常生活の中には物質のさまざまな状態変化が見られる。次の現象(ア·イ)に 関係する用語の組合せとして正しいものを、下の0~⑥のうちから一つ選べ。 6 酸化カルシウム(生石灰)は, 吸湿性があり, せんべいや海苔などの乾燥剤に も利用される。 53 1 問3 宝石のパールの主成分はCaCO。 である。 CaCO。 1.0g中に酸素原子は何個合 だし,アボ ア もちを焼くと,もちに含まれる水分が水蒸気になり,プクーっとふくらんだ。 まれるか。最も適当な数値を, 次の0~6のうちから一つ選べ。 イ 寒い冬の早朝,空気中の水蒸気が氷の粒に変化しダイヤモンドダストが見ら ガドロ定数は6.0× 10/mol とする。 3 個 れた。 0 2.0 × 10 2 3.6 × 10 3 1.8 × 102 ア イ の 6.0× 102 6 9.0× 102 6 1.8 × 103 0 凝固 昇華(凝華) 問4 ダイヤモンドと鉛筆の芯に含まれる黒鉛は互いに同素体である。 ダイヤモンド と黒鉛がどもに炭素からなることを確認する方法として最も適当なものを、 次の 0~0のうちから一つ選べ。 の 凝固 凝縮 の 蒸発 凝固 の 蒸発 昇華(凝華) 4 6 融 解 凝縮 凝固 0 それぞれを完全燃焼させ, 生じた気体を石灰水に通じると白濁する。 2 それぞれを完全燃焼させ,生じた液滴を白色の無水硫酸銅(IⅡ)に垂らすと青 6 融解 変する。 O それぞれの水溶液に硝酸銀水溶液を加えると, 白色沈殿を生じる。 ④ それぞれの水溶液を白金線につけて炎の中に入れると、 黄色の炎色反応が見 られる。

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