薬剤師国家試験過去問題集　物理　酸塩基平衡のpHの計算　105回問96

108回薬剤師国家試験　問95
0.20 mol/L 塩化アンモニウム水溶液100 mLを用いてアンモニア・塩化アンモニウム緩衝液（pH 9.0）を調製したい。この塩化アンモニウム水溶液に加える0.18 mol/L アンモニア水溶液の液量に最も近い値はどれか。1つ選びなさい。
ただし、アンモニアのpKb = 4.7、水のイオン積［H⁺］［OH⁻］ = 1.0×10⁻¹⁴(mol/L）²、10^0.3 = 2とし、混合により各水溶液の体積は変化しないものとする。
1　15mL
2　35mL
3　55mL
4　75mL
5　95mL

トップページへ

 

薬剤師国家試験過去問題集　科目別まとめ一覧　へ

 

薬剤師国家試験過去問題集　物理　酸塩基平衡のpHの計算　へ

 

 

108回薬剤師国家試験　問95　解答解説

 

正解は3の55mLである。

 

本問は、弱塩基のアンモニア（NH₃）とその共役酸のアンモニウムイオン（NH₄⁺）の塩である塩化アンモニウム（NH₄Cl）から成る緩衝液に関する問いである。

 

水溶液中でのNH₃とNH₄Clの電離は下記の通り。

 

 

NH₄Clは水中で完全に電離するが、
NH₃は水中ではほとんど電離しない。

 

弱塩基とその共役酸の塩の緩衝液のpHについて、
次の共役酸のヘンダーソン・ハッセルバルヒの式が成り立つ。

 

 

本問では、加えるアンモニア水溶液の液量をx mLとおき、
�@式に得られた数値を代入し、xについて解くことで解答が得られる。

 

NH₄⁺のpKaは次のようにして求められる。
塩基のpKb ＋ 共役酸のpKa　=　pkw
ここで、アンモニアのpKb = 4.7、水のイオン積［H⁺］［OH⁻］ = 1.0×10⁻¹⁴(mol/L）² であるので、
4.7　+　 NH₄⁺のpKa　=　14
NH₄⁺のpKa　=　9.3

 

NH₃ とNH₄⁺の濃度は下記の通り。
NH₃の濃度：(0.18 mol/L×x mL)/(100+x)mL
NH₄⁺の濃度：(0.20 mol/L×100 mL)/(100+x)mL

 

pH 9.0の緩衝液を調整したい。

 

以上より、
�@式を用いて加えるアンモニア水溶液の液量を(x mL)を求める。

 

 

したがって、
加える0.18 mol/L アンモニア水溶液の液量は55mLである。

 

 

★他サイトさんの解説へのリンク
108回問95（e-RECさん）

トップページへ

 

薬剤師国家試験過去問題集　科目別まとめ一覧　へ

 

薬剤師国家試験過去問題集　物理　酸塩基平衡のpHの計算　へ