共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問97 (化学(第2問) 問6)

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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97(化学(第2問) 問6) (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。この条件において、NaOH水溶液の滴下に伴う水溶液中の分子やイオンの濃度変化を説明する記述として、下線部に誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • NaOH水溶液の滴下量によらず、陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しい。
  • NaOH水溶液の滴下量によらず、[H+]と[OH−]の積は一定である。
  • NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、HAの電離平衡の移動により[A−]が増加する。
  • NaOH水溶液の滴下量が10mLより多い範囲では、中和反応により[A−]が減少する。

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この過去問の解説 (3件)

01

電離平衡の問題です。

選択肢1. NaOH水溶液の滴下量によらず、陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しい。

これは正しいです。

NaOH水溶液を滴下すると、中和反応が進むため、陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しいです。

 

選択肢2. NaOH水溶液の滴下量によらず、[H+]と[OH−]の積は一定である。

これは正しいです。

水溶液中の[H+]と[OH-]の積(イオン積)は常に一定です。

選択肢3. NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、HAの電離平衡の移動により[A−]が増加する。

これは正しいです。

NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、中和反応によりH+が減少して、化学平衡がA-が増加する方向に進行します。

選択肢4. NaOH水溶液の滴下量が10mLより多い範囲では、中和反応により[A−]が減少する。

これは誤りです。

中和反応でHAが消費された後はNa+が増加することで化学平衡がA-が減少する方向に進行します。

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02

電気的中性条件、水のイオン積、電離平衡の知識を組み合わせて判断します。

選択肢1. NaOH水溶液の滴下量によらず、陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しい。

正しい。 

溶液は常に電気的中性条件を満たすため、陽イオンの総電荷と陰イオンの総電荷は常に等しくなります。

選択肢2. NaOH水溶液の滴下量によらず、[H+]と[OH−]の積は一定である。

正しい。 

温度一定のもとでは水のイオン積は常に一定です。

選択肢3. NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、HAの電離平衡の移動により[A−]が増加する。

正しい。 

NaOHを加えるとHAが中和されA-が生成します。さらにHAの電離平衡が右に移動することでも[A-]が増加します。

選択肢4. NaOH水溶液の滴下量が10mLより多い範囲では、中和反応により[A−]が減少する。

誤り=正解。 

10mL以降はHAがほぼ全て中和済みのため中和反応はほぼ起きていません。[A-]が減少するのはNaOH水溶液の添加による希釈効果によるものです。

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03

OH-のグラフに注目すると、NaOH水溶液(塩基)を10ml滴下したときに中和されることが分かります。

選択肢にも10mLが出ていることに注意して正誤の判断をします。

選択肢1. NaOH水溶液の滴下量によらず、陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しい。

陽イオンの総数と陰イオンの総数は電気的な中和により打ち消しあうため等しくなります。

よってこの記述は正しいです。

選択肢2. NaOH水溶液の滴下量によらず、[H+]と[OH−]の積は一定である。

[H+]と[OH−]の積は水溶液の温度変化がないことより一定となります。

よってこの記述は正しいです。

選択肢3. NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、HAの電離平衡の移動により[A−]が増加する。

NaOH水溶液の滴下量が10mL未満の範囲では、

ルシャトリエの原理より[H+]が減少したときに、

HAの電離平衡の移動することより[A−]が増加します。

よってこの記述は正しいです。

選択肢4. NaOH水溶液の滴下量が10mLより多い範囲では、中和反応により[A−]が減少する。

NaOH水溶液の滴下量が10mLの時に中和されます。

なので中和反応により[A−]が減少することはありません。

この記述は誤り、よってこの選択肢が正解となります。

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