薬剤師国家試験 第104回 問91 過去問解説

　問 題　　　　　

0.200 mol/L 酢酸 50.0 mL に 0.100mol/L 水酸化ナトリウム水溶液 50.0mL を加えた。その後、この混合溶液に対して 1.00mol/L 塩酸を 1.00mL 加えた溶液の pH に最も近い値はどれか。1つ選べ。ただし、酢酸の pKa=4.70、log2 = 0.301、log3 = 0.477とする。

1. 2.01
2. 3.41
3. 4.52
4. 4.70
5. 4.93

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

酢酸に水酸化ナトリウムを加えているため「酢酸＋酢酸ナトリウム」となります。これは「弱酸＋弱酸の塩」なので緩衝溶液です。緩衝溶液に塩酸を加えて、pH は何だという問題です。緩衝溶液、pH と来たら Henderson-Hasselbalch （ヘンダーソン－ハッセルバルヒ）の式です。今回は酸性緩衝液なので「pH　=　pKa + log ［イオン形］／［分子形］」     (酸性緩衝液の場合)を思い出します。

問題文より、酢酸の pKa = 4.70 です。後は溶液中のイオン形、すなわち「CH₃COO^–」と、分子形［CH₃COOH］の物質量がわかればOKです。問題文の順に考えていきます。まず 0.200 mol/L 酢酸 50.0mL に、0.100mol/L の NaOH 50.0 mL を加えています。

酢酸（CH₃COOH) は 0.2 × 0.05 = 0.01 mol 存在していました。一方、NaOH は 0.1 × 0.05 = 0.005 mol です。CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O です。

反応後は、CH₃COOH が 0.005 mol、CH₃COONa が 0.005 mol 存在するとわかります。※ CH₃COONa は塩なので、溶液中で全て CH₃COO^– + Na⁺ に電離していると考えます。

この混合溶液に HCl 1.00mol/L を 1.00mL 加えています。HCl は 0.001 mol です。HCl は強酸なので、完全に電離していると考えられます。つまり H⁺ が 0.001 mol、Cl^– も 0.001 mol 加えられたということです。

後はヘンダーソンの式に代入します。「pH　=　pKa + log ［イオン形］／［分子形］」に、pKa = 4.70、［イオン形］に 0.004、［分子形］に 0.006 を代入します。

以上より、正解は 3 です。
参考）分析化学まとめ　緩衝作用