水の性質に関する記述の正誤 84回薬剤師国家試験問16
84回薬剤師国家試験 問16
水の性質に関する次の記述の正誤について、正しいものはどれか。
a 過冷却の状態にある水が同温度の氷へ相変化するとき、化学ポテンシャルは低下する。
b 沸点で水が気化するとき、水1モルあたりのエントロピーは増大する（ΔS ＞ 0）が、エンタルピーは低下する（ΔH ＜ 0）。
c 0 ℃において平衡にある氷と水の屈折率は等しい。
d 液相中の水分子は、温度上昇とともにH3O+とOH－とに電離しやすくなる。
84回薬剤師国家試験 問16 解答解説
◆ aについて
a 〇 過冷却の状態にある水が同温度の氷へ相変化するとき、化学ポテンシャルは低下する。
詳細は下記のリンク先を参照
過冷却の水が氷へ相変化するとき化学ポテンシャルは低下 84回問16a
◆ bについて
b × 沸点で水が気化するとき、水1モルあたりのエントロピーは増大する（ΔS＞0）が、エンタルピーは低下する（ΔH＜0）。
→ 〇 沸点で水が気化するとき、水1モルあたりのエントロピーは増大する（ΔS＞0）が、エンタルピーも増大する（ΔH＞0）。
仕事が体積変化に伴う仕事（膨張・圧縮）に限られる場合、
定圧条件下で系に出入りする熱(q p)はエンタルピー変化(⊿H)に等しい。
系が純水で、水が気化するとき、吸熱するのでエンタルピー変化は正であり（⊿H＞0）、エンタルピーは増大する。
エントロピー(S)とは、
系の乱雑さを定量的に表す熱力学量であり、
乱雑さが大きいほど、エントロピー(S)の値は大きい。
一般に、固体→液体→気体と物理的状態が変化するのに伴い、
分子間相互作用が切断されて分子の束縛は小さくなり、
系の乱雑さは増大し、エントロピー(S)は増大すると考えられる。
関連問題
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◆ cについて
c × 0 ℃において平衡にある氷と水の屈折率は等しい。
光の屈折は、媒質によって光の速度が異なるために起こる。
媒質ごとに光の速度が異なるのは、
光と媒質との相互作用が異なるためである。
同じ分子でも媒質の密度が異なると、
光と媒質の相互作用は異なるので、
氷と水の屈折率は異なる。
一般に、密度が高いほど、屈折率は高くなる傾向にある。
◆ dについて
d 〇 液相中の水分子は、温度上昇とともにH3O+とOH－とに電離しやすくなる。
水は下記のように自己解離する。これを自己プロトリシスと呼ぶ。
この解離平衡の平衡定数は水のイオン積(Kw)と呼ばれ、
次式で表される。
Kw ＝ [H3O+][ OH－]
温度が高くなるほど、水は電離しやすくなり、
自己プロトリシスの平衡は右に偏り、
Kwの値は高くなる。