問5 25℃における0.01mol/L安息香酸水溶液のpHに最も近い値はどれか。1つ選べ。
1 1.5
2 3.0
3 4.5
4 6.0
5 7.5
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■ 正解
2
■ 解説
● ポイント1
弱酸 HA の電離は
HA ⇄ H+ ＋ A–
電離度が小さい弱酸では、近似式
[H+] ≈ √(Ka × C)
が使える。
● ポイント2
安息香酸の pKa は 4.2 であり、
Ka = 10-4.2 ≈ 6.3×10-5
となる。
● ポイント3
濃度 C = 1×10-2 mol/L を代入すると、
[H+] ≈ √(6.3×10-5 × 1×10-2)
= √(6.3×10-7)
≈ 7.9×10-4
pH = −log(7.9×10-4) ≈ 3.1
最も近い選択肢は 3.0。
■ 選択肢ごとの解説
1：誤り
強酸レベルの pH であり弱酸 0.01 mol/L では起こらない。
2：正しい
計算値 pH ≈ 3.1 に最も近い。
3：誤り
pKa（4.2）より高い pH にはならない。
4：誤り
弱酸の電離を考えると高すぎる。
5：誤り
酸性溶液で pH が中性より高くなることはない。
■ ポイント整理
- 弱酸の pH は Ka と濃度から求める
- 安息香酸の pKa は 4.2
- 計算すると pH ≈ 3.1 であり 3.0 が最も近い
■ 関連知識
- 弱酸の電離と Ka の関係
- pKa と pH の比較による電離度の判断
- 弱酸の近似式 [H+] ≈ √(Ka × C)
