薬剤師国家試験過去問題集　物理　酸塩基平衡のpHの計算　104回問91

第103回薬剤師国家試験　問96
0.01mol/L 塩化アンモニウム水溶液のpHに最も近い値はどれか。1つ選びなさい。

 

1　3.65
2　5.65
3　8.35
4　9.30
5　10.35

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103回薬剤師国家試験　問96　解答解説

 

正解は2の5.65である。

 

本問は、強酸と弱塩基の中和反応で生成する塩の水溶液のpHの計算である。

 

強酸と弱塩基の塩である塩化アンモニウムは、
水中ではほぼ完全に解離している。
NH₄Cl　→　NH₄^＋　＋　Cl⁻

 

アンモニウムイオンNH₄^＋は水中で弱酸として働く。

 

よって、本問では、
弱酸であるNH₄^＋の水溶液としてpHを計算すれば良い。

 

ある弱酸の水溶液の水素イオン濃度について、次式が成り立つ。
なお、Kaを弱酸の酸解離定数，Cを弱酸の濃度とする。

 

この式は重要なので必ず覚える。

 

この式を本問のNH₄^＋に適応する。
まず、NH₄^＋の酸解離定数Kaを求める。

 

酸の酸解離定数Kaとその共役塩基の塩基解離定数Kbと水のイオン積Kwについて、
次式が成り立つ。

 

Ka×Kb　＝　Kw　…�@

 

酸をNH₄^＋とすると、
その共役塩基はNH₃なので、次式が成り立つ。
（NH₄^＋＋のKa）×（NH₃のKb） ＝　Kw

 

ここで、
アンモニアのpKbが4.70なので、アンモニアのKbは1.00×10^−4.70 (mol/L）である。
また、水のイオン積Kwは1.00×10⁻¹⁴（mol/L）²である。
よって、NH₄^＋のKaは次のように求められる。
（NH₄^＋＋のKa）×（NH₃のKb） ＝ Kw
（NH₄^＋＋のKa）× 1.00×10^−4.70 (mol/L） ＝ 1.00×10⁻¹⁴（mol/L）²
（NH₄^＋＋のKa） ＝ 1.00×10^−9.30（mol/L）

 

次に、NH₄^＋の濃度を求める。
NH₄Clは次のように電離する。

 

NH₄Clは完全に電離するが、
NH₄^＋はほとんど電離しない。
よって、0.01mol/L 塩化アンモニウム水溶液のNH₄^＋の濃度は0.01 mol/Lと考えられる。

 

以上より、本問の水素イオン濃度は次のように計算できる。

 

 

 

★参考外部サイトリンク
酸・塩基の定義（猫でもわかる有機化学さん）

 

酸・塩基の平衡（猫でもわかる有機化学さん）

 

pHの計算（弱酸・弱塩基溶液）（役に立つ薬の情報〜専門薬学さん）

 

 

★他サイトさんの解説へのリンク
103回問96（e-RECさん）

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