0.01mol/L塩化アンモニウム水溶液のpH 103回薬剤師国家試験問96

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。
0.01mol/L塩化アンモニウム水溶液のpH 103回薬剤師国家試験問96

 

1 3.65
2 5.65
3 8.35
4 9.30
5 10.35

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第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、強酸と弱塩基の塩の溶液ののpHの計算である。

 

酸塩基平衡のpHの計算では、計算の基となる酸または塩基を見つけることが重要である。

 

強酸と弱塩基の塩である塩化アンモニウムは、水中ではほとんど解離している。
NH4Cl → NH4+ + Cl−

 

アンモニウムイオンNH4+は水中で弱い酸として働く。
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本問の溶液は、弱酸であるNH4+が計算の基となる。

 

酸となる物質(HA)はプロトン(H+)を放出して陰イオン形(A:−)となり、A:−はプロトンを受け取ってHAになる。A:−を酸(HA)の共役塩基と呼ぶ。
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上記の酸塩基平衡の平衡定数をHAの酸解離定数Kaまたは電離定数と呼び、
次式で表される。

 

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以上のことは塩基(B:)の共役酸(BH+)についても同様に成り立つ。

 

上記の酸解離定数(Ka)の式を改変することにより、
ある弱酸HA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、Cをその弱酸HAの濃度とする。
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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。
それには、NH4+の酸解離定数Kaを求める必要がある。

 

酸のKaとその共役塩基のKbと水のイオン積Kw,または,
塩基のKbとその共役酸のKaと水のイオン積Kwについて、次式が成り立つ。

 

Ka×Kb = Kw …@

 

また、
pKa=−logKa,pKb=−logKb,
pKw=−logKw より、次式が成り立つ。

 

pKa+pKb = pKw …A

 

NH4+を酸とすると、その共役塩基はNH3である。
よって、次式が成り立つ。
(NH4+のKa)×(NH3のKb) = Kw …B
(NH4+のpKa)+(NH3のpKb) = pKw …C

 

0.01mol/L塩化アンモニウム水溶液のpH 103回薬剤師国家試験問96

 

よって、NH4Clの濃度=NH4+の濃度 とみなせるので、
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。

 

0.01mol/L塩化アンモニウム水溶液のpH 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 103回薬剤師国家試験問96

 

★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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