共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問96 (化学（第2問） 問5)
問題文
1価の弱酸HAの電離、およびHA水溶液へ水酸化ナトリウムNaOH水溶液を滴下するときの水溶液中の分子やイオンの濃度変化に関する次の問いに答えよ。ただし、水溶液の温度は変化しないものとする。
モル濃度0.10mol／LのHA水溶液10.0mLに、モル濃度0.10mol／LのNaOH水溶液を滴下すると、水溶液中のHA、H＋、A−、OH−のモル濃度［HA］、［H＋］、［A−］、［OH−］は、図1のように変化する。NaOH水溶液の滴下量が2.5mLのとき、H＋のモル濃度は［H＋］＝8.1✕10−5mol／Lである。弱酸HAの電離定数Kaは何mol／Lか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
モル濃度0.10mol／LのHA水溶液10.0mLに、モル濃度0.10mol／LのNaOH水溶液を滴下すると、水溶液中のHA、H＋、A−、OH−のモル濃度［HA］、［H＋］、［A−］、［OH−］は、図1のように変化する。NaOH水溶液の滴下量が2.5mLのとき、H＋のモル濃度は［H＋］＝8.1✕10−5mol／Lである。弱酸HAの電離定数Kaは何mol／Lか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
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問題
共通テスト（理科）試験 令和6年度（2024年度）本試験 問96（化学（第2問） 問5） （訂正依頼・報告はこちら）
1価の弱酸HAの電離、およびHA水溶液へ水酸化ナトリウムNaOH水溶液を滴下するときの水溶液中の分子やイオンの濃度変化に関する次の問いに答えよ。ただし、水溶液の温度は変化しないものとする。
モル濃度0.10mol／LのHA水溶液10.0mLに、モル濃度0.10mol／LのNaOH水溶液を滴下すると、水溶液中のHA、H＋、A−、OH−のモル濃度［HA］、［H＋］、［A−］、［OH−］は、図1のように変化する。NaOH水溶液の滴下量が2.5mLのとき、H＋のモル濃度は［H＋］＝8.1✕10−5mol／Lである。弱酸HAの電離定数Kaは何mol／Lか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
モル濃度0.10mol／LのHA水溶液10.0mLに、モル濃度0.10mol／LのNaOH水溶液を滴下すると、水溶液中のHA、H＋、A−、OH−のモル濃度［HA］、［H＋］、［A−］、［OH−］は、図1のように変化する。NaOH水溶液の滴下量が2.5mLのとき、H＋のモル濃度は［H＋］＝8.1✕10−5mol／Lである。弱酸HAの電離定数Kaは何mol／Lか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
- 2.0✕10−5mol／L
- 2.7✕10−5mol／L
- 1.1✕10−4mol／L
- 2.4✕10−4mol／L
- 3.2✕10−4mol／L
- 6.7✕10−3mol／L
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この過去問の解説 （3件）
01
電離定数KaをKa = [H+][A-]/[HA]の式から求める問題です。NaOH2.5mL滴下時の[HA]と[A-]を計算で求め、与えられた[H+]を代入します。
NaOH2.5mL滴下時の各濃度を求めます。
HAの初期物質量は0.10mol/L×10.0mL=1.0mmol
加えたNaOHは0.10mol/L×2.5mL=0.25mmol
NaOHはHAと1:1で反応するので、反応後のHA=0.75mmol、A-=0.25mmolとなります。
総体積は12.5mLなので
[HA] = 0.75/12.5 = 0.060mol/L [A-] = 0.25/12.5 = 0.020mol/L
Ka = [H+][A-]/[HA] = 8.1×10-5 × 0.020/0.060 = 2.7×10-5 mol/L
この選択肢が正解です。
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02
電離平衡の式Ka=［H+］［A-］/［HA］を使って求めるため、
それぞれの濃度を求めます。
HAの濃度は
0.1×0.01=1.0×10-3mol
NaOHの物質量は
0.1×2.5×10-3=2.5×10-4mol
HAの残りの物質量は
(1.0×10-3)ー(2.5×10-4)=7.5×10-4mol
また、A-の物質量は2.5×10-4 mol
上記の式に代入すると
Ka=［H+］［A-］/［HA］=(8.1✕10−5mol/L)(2.5×10-4 mol)/7.5×10-4mol
=2.7×10-5mol/Lとなります。
この選択肢が正解になります。
電離平衡の式ですが、単位に注目することで、間違いに気づくこともあります。
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03
緩衝溶液の式を用います。
HAの濃度は0.1×0.01=1.0×10-3molです。
加えたNaOHは0.1×0.0025=2.5×10-4molです。
中和されずに残ったHAは
1.0×10-3ー2.5×10-4=7.5×10-4mol
生成するA-は2.5×10-4 molです。
よって、
[A-]/[HA]=2.5×10-4 /7.5×10-4=1/3です。
電離平衡の式より、
Ka=［H+］［A-］/［HA］より、
Ka=［H+］/3=2.7✕10−5となります。
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