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毒物劇物取扱者試験問題
pH混合問題(関西広域連合統一)
問題
塩酸（HCl水溶液）および水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液の性質に関する記述の正誤に関する組み合わせとして、適切なものはどれか次のうちどれか。
- 塩酸は、フェノールフタレイン溶液を赤色に変える。
- 水酸化ナトリウム水溶液は、赤色リトマス紙を青色に変える。
- 0.1mol/L 塩酸のpHは、5.7程度の弱酸性を示す。
- 薄い水酸化ナトリウム水溶液がてにつくとぬるぬるする。
関西広域連合統一
解 説
（イ）塩酸は、フェノールフタレイン溶液を赤色に変える。
これは不適切です。
正しくは、以下の通りです。
水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液は、フェノールフタレイン溶液を赤色に変える。
フェノールフタレイン溶液は、酸性・中性では無色ですが、アルカリ性で赤色に変化します。
（ロ）水酸化ナトリウム水溶液は、赤色リトマス紙を青色に変える。
これは適切です。
（ハ）0.1mol/L 塩酸のpHは、5.7程度の弱酸性を示す。
これは、不適切です。
正しくは、以下の通りです。
0.1mol/L 塩酸のpHは、1の強酸性を示す。
水素イオン濃度0.1(mol/L)溶液は、10-1(mol/L)でありその指数は-1です。
この指数の－を除いたものを水素イオン濃度指数{pH:ペーハー(独語)、ピーエイチ(英語)}といい、この場合1となります。
$\ce{pH}$の計算方法は$\ce{-log10[H^+]}$を用います。
つまり溶液中の$\ce{[H^+]}$の濃度を求める必要があります。
塩酸は電離度が高く、$\ce{HCl}$はほとんど$\ce{H^+}$と$\ce{Cl^-}$に分かれていると仮定できます。
今度は、仮に塩酸が$\ce{1mol/L}$ならば、ほとんど$\ce{HCl}$として残っている塩酸はありませんのでそこから出てくる$\ce{H^+}$と$\ce{Cl^-}$は$\ce{1mol/L}$です。
$\ce{[H^+]}$が$\ce{1mol/L}$と求められましたので、$\ce{ pH = -log_{10}(H^+) = -log_{10}(1) = 0}$となります。
（二）薄い水酸化ナトリウム水溶液がてにつくとぬるぬるする。
これは適切です。
水酸化ナトリウム$\ce{ NaOH}$、水酸化カリウム $\ce{KOH}$、水酸化カルシウム $\ce{Ca(OH)2}$、アンモニア $\ce{NH3}$などの水溶液は酸と反応して酸性を打ち消したり、手につけると“ぬるぬる”したり、 赤色リトマス紙を青色に変えたりします。
このような性質を塩基性またはアルカリ性といいます。
塩基性を示す物質を塩基といいます。特に、水に溶ける塩基をアルカリと呼ぶことがあります。
硫酸 $\ce{H2SO4}$、塩化水素 $\ce{HCl}$、酢酸 $\ce{CH3COOH}$などの水溶液は酸味（すっぱい味）を示し、マグネシウム $\ce{Mg}$などの金属と反応して水素 $\ce{H2}$を発生したり、 青色リトマス紙を赤色に変えたりします。
このような性質を酸性といい、酸性を示す物質を酸といいます。
水$\ce{H2O}$や塩化ナトリウム$\ce{NaCl}$水溶液などのように、酸性も塩基性も示さないものを中性といいます。
塩化ナトリウム$\ce{NaCl}$は強酸と強塩基からできた塩です。
水溶液が中性です。
- 水の電離
水はわずかに電離しています。
純粋では、水素イオン濃度$\ce{[H^+]}$と水酸化物イオン濃度$\ce{[OH^{-}]}$は等しい。
$\ce{[H^+]=[OH^{-}] }=1.0 \times 10^{-7}〔mol/L〕(25℃) \\$ - 水のイオン積
水溶液中では、$\ce{[H^+]}$と$\ce{[OH^{-}]}$の積（水のイオン積$K_W$ ）は、一定温度では一定となります。
$K_W = \ce{ [H^+][OH^{-}] } = 1.0 \times 10^{-14} 〔mol/L〕^2 (25℃) \\ $ - $\ce{[H^+]と[OH^{-}]}$
$C[mol/L] $の1価の酸(電離度$α$)の水溶液
$\ce{[H^+] } = Cα〔mol/L〕 \\$ $C^{'}[mol/L] $の1価の塩基(電離度$α^{'}$)の水溶液
$\ce{[OH^{-}] } = C^{'}α^{'}〔mol/L〕 \\ $ - 水素イオン指数 $\ce{pH}$
水溶液中の$\ce{[H^+]}$は、通常$10^{-x} 〔mol/L〕$のように小さい値をとります。
そこで、$\ce{[H^+]}$を$10$の指数で表し、その指数の符号を逆にしたものを$\ce{pH}$という。
$\ce{[H^+]}=1.0 \times 10^{-x} 〔mol/L〕$のとき $ \quad \ce{pH}=x \\ （\ce{pH}= -log\ce{[H^+]}） \\$ - 液性と$\ce{pH}$の関係（25℃）
酸 性：$\ce{[H^+]} > 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}<7$
中 性：$\ce{[H^+]} = 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}=7$
塩基性：$\ce{[H^+]} < 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}>7$
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