危険物取扱者 乙4「物理・化学」のうち、酸・塩基・中和・pHの問題です(大分類:化学・重要度B)。一問一答5問 → 五肢択一2問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:B 難易度:★☆☆
問1:酸は水に溶けると水素イオンH⁺を生じる物質であり、塩基は水に溶けると水酸化物イオンOH⁻を生じる物質である。
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正解:○
水に溶けてH⁺を生じる物質が酸、OH⁻を生じる物質が塩基です(アレニウスの定義)。
重要度:B 難易度:★☆☆
問2:酢酸は、水溶液中でほぼ完全に電離する強酸である。
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正解:×
酢酸は強酸ではなく弱酸です。水中でほぼ完全に電離する強酸は、塩酸・硝酸・硫酸などです。
重要度:B 難易度:★★☆
問3:酸の強弱は溶液の濃度で決まり、濃度の高い酸ほど強酸である。
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正解:×
酸・塩基の強弱は濃度ではなく電離度の大小で決まります。濃度が高いときでも電離度が1に近いものが強酸です。
重要度:B 難易度:★★★
問4:pH3の水溶液の水素イオン濃度は、pH5の水溶液の水素イオン濃度の100倍である。
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正解:○
pHが1小さくなると水素イオン濃度は10倍になります。10⁻³÷10⁻⁵=10²=100倍です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問5:BTB溶液は、酸性の水溶液で青色、塩基性(アルカリ性)の水溶液で黄色になる。
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正解:×
逆です。BTB溶液は酸性で黄色、中性で緑色、塩基性(アルカリ性)で青色になります。
五肢択一
重要度:B 難易度:★★★
問6:水溶液のpHと中和について、次のうち正しいものはどれか。ただし、室温での水のイオン積は1.0×10⁻¹⁴(mol/L)²とし、塩酸・水酸化ナトリウムは水溶液中で完全に電離するものとする。
- pHの値が小さいほど、塩基性が強い。
- 室温の中性の水溶液では、水素イオン濃度は1.0×10⁻¹⁴mol/Lである。
- 0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液のpHは2である。
- 中和では、H⁺とOH⁻が結び付いて水素が発生する。
- 0.001mol/Lの塩酸のpHは3である。
【第6問:正解と解説】
正解:5
正解は5です。0.001mol/Lの塩酸は[H⁺]=0.001=10⁻³mol/Lなので、pH=−log₁₀10⁻³=3です。
1:誤り。pHが小さいほど酸性が強く、大きいほど塩基性が強くなります。
2:誤り。中性では[H⁺]=[OH⁻]=√10⁻¹⁴=1.0×10⁻⁷mol/L(pH=7)です。1.0×10⁻¹⁴は水のイオン積の値です。
3:誤り。[OH⁻]=10⁻²mol/L → [H⁺]=10⁻¹⁴÷10⁻²=10⁻¹²mol/L → pH=12です。2は[OH⁻]を[H⁺]と取り違えた値です。
4:誤り。H⁺とOH⁻が結び付いてできるのは水素ではなく水で、同時に塩ができます。
5:正しい。[H⁺]=10⁻³mol/L → pH=3です。
重要度:B 難易度:★★★
問7:酸・塩基と中和について、次のうち誤っているものはどれか。
- 塩酸・硝酸・硫酸は、いずれも強酸である。
- アンモニアは弱塩基である。
- 酸は水素イオンH⁺を与える物質、塩基は水素イオンH⁺を受け取る物質と定義することもできる。
- フェノールフタレイン溶液は、酸性〜中性で無色、塩基性で赤色になる。
- 0.2mol/Lの硫酸10mLを過不足なく中和するのに必要な0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液は20mLである。
【第7問:正解と解説】
正解:5
正解は5です。硫酸H₂SO₄は2価の酸なので、a×c×v=b×c′×v′ より 2×0.2×10=1×0.1×v′、v′=4÷0.1=40mLです。20mLは硫酸を1価として計算した値です。
1:正しい。塩酸・硝酸・硫酸は強酸です。
2:正しい。アンモニアは弱塩基です。
3:正しい。ブレンステッド・ローリーの定義です。
4:正しい。フェノールフタレインは塩基性で赤色になります。
5:誤り。20mLではなく40mLです。
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