Ｄ０４　　中和とｐＨ



この問題の努力目標

　　理解する



技術士試験の問題からは必要最小限の引用にとどめる。（問題）が記されている部分はその引用である。

問題および解答は日本技術士会のホームページより必要に応じて入手してください。

　　技術士第一次試験の問題　　　　



問題番号が赤字のものは、ボーナス問題

H２５年　Ⅰ－４－２　　　Ｈ２３年　Ⅰ－４－１　　　Ｈ１９年　Ⅰ－４－１

同じ問題

H２５年　Ⅰ－４－２　と　Ｈ１９年　Ⅰ－４－１



Ｈ２５年　Ⅰ－４－２

正答：　②　

（解答）

出題の酸塩基の整理表を作成する。価数は電離できる酸（Ｈ＋）あるいは塩基（ＯＨ－）の数を表している。強酸、強塩基はＨ＋やＯＨ－を電離（解離）しやすく、弱酸や弱塩基はそれらを電離しにくい。濃度（モル／Ｌ）はその溶液１リットルに含まれている酸・塩基のモル数を表している。

化学名 化学式 酸／塩基 価数 濃度（モル／Ｌ）
（ア） 硫酸 Ｈ２ＳＯ４ 強酸 ２ １．０
（イ） 水酸化ナトリウム ＮａＯＨ 強塩基 １ ２．０
（ウ） 塩酸 ＨＣｌ 強酸 １ １．０
（エ） アンモニア水 ＮＨ４ＯＨ 弱塩基 １ ２．０
（オ） 酢酸 ＣＨ３ＣＯＯＨ 弱酸 １ １．０

問題文に与えられた中和反応式を描きだすと次のようになる。

①　Ｈ２ＳＯ４＋２ＮａＯＨ→Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
②　Ｈ２ＳＯ４＋２ＮＨ４ＯＨ→（ＮＨ４）２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
③　２ＮａＯＨ＋ＨＣｌ→ＮａＣｌ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ
④　２ＮａＯＨ＋ＣＨ３ＣＯＯＨ→ＣＨ３ＣＯＯＮａ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ
⑤　２ＮＨ４ＯＨ＋ＣＨ３ＣＯＯＨ→ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４＋ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ

③、④、⑤では酸で中和しきれない塩基が溶液中に残っているので溶液は塩基性（アルカリ性）である。
①は強酸と強塩基の中和であり、生じたＮａ２ＳＯ４は中性物質となる。
②は強酸と弱塩基の中和で、生じた（ＮＨ４）２ＳＯ４は酸性を示す。



Ｈ２３年　Ⅰ－４－１　

正答：　②　

（解答）

設問

 解　　　　　　　　説
① 酸の強さは（参考）にも示しているように、ｐＫａ値で比較することができる。この値が小さいほど強い酸ということになる。
水中でのｐＫａ値は、小さい方（強酸）から順に並べると次の通りである。
　　　　強酸　←　塩酸　－３．７、　硫酸　－３、　酢酸　４．８、　炭酸　６．４、　フェノール　１０．０　→　弱酸
② 塩酸は強酸であり、酢酸は弱酸であるので、塩酸の方が低いｐＨ値を示す。
塩酸ｌは水中でＨ＋を解離しやすく、酢酸は水中で塩酸ほどにＨ＋を解離しないので、塩酸の方が水中でのＨ＋濃度が高くなる。
　　ｐＨ＝－ｌｏｇ［Ｈ＋］であるから、塩酸の方が小さなｐＨを与える。
③ ナトリウムとカリウムは周期律表のＩＡ属に、カルシウムとバリウムは周期律表のⅡＡ属に属する元素であり、その水酸化物は水に溶けると強塩基性を示す。
④ 炭酸カルシウムに希塩酸を加えると次の反応が起こる。
　　　　ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑
　　発生したＣＯ２は水に溶解するとＨＣＯ３－であるが、弱酸であるためイオン化しにくく、さらに水中には塩酸のＨ＋があるために、そのほとんどがＨ２ＣＯ３の形で存在する。Ｈ２ＣＯ３の水への溶解度は低く、Ｈ２ＣＯ３→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２と分解が進み、水中の濃度をその条件下での溶解度まで低減する。
⑤ 反応式は次の通りである。
　　（ＮＨ４）２ＳＯ４＋２ＮａＯＨ→Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３↑


（参考）

酸解離定数（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）より



※　少し余談にはなるが、このｐＫａの定義に従うと、水のｐＫａは１５．７４となる。

　Ｋａ＝[Ｈ＋][ＯＨ－]／[Ｈ２Ｏ]＝１．０×１０－１４／（１０００／１８）＝１８×１０－１７
　ｐＫａ＝－ｌｏｇ（１８×１０－１７）＝１５．７４

また、ＢＯＨ⇔Ｂ＋＋ＯＨ－よりＫｂ＝[Ｂ＋][ＯＨ－]／[ＢＯＨ]。ＢＯＨがＨ２Ｏの時は、Ｋｂ＝[Ｈ＋][ＯＨ－]／[Ｈ２Ｏ]。
従って、水のｐＫｂ＝１５．７４

さらに、純粋な水は[Ｈ＋]＝[ＯＨ－]。従って[Ｈ＋]＝１０－７。ｐＨ＝－ｌｏｇ[Ｈ＋]＝７．０




　　　　　　　　　　　　　　　　問題一覧表へ戻る