酸と塩基（知識）の問題

酸・塩基の定義に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　アレニウスの定義では、水に溶けて水酸化物イオン $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ を生じる物質を酸という。
• イ　ブレンステッド・ローリーの定義では、相手に水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ を与える分子やイオンを塩基という。
• ウ　反応 $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ の右向きの反応において、${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ はブレンステッド・ローリーの定義による塩基としてはたらいている。
• エ　気体の塩化水素と気体のアンモニアが反応して塩化アンモニウムが生じる反応 $\mathrm{HCl}+\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3⟶\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{Cl}$ において、$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ はブレンステッド・ローリーの定義による塩基としてはたらいている。
• オ　ブレンステッド・ローリーの定義では、水 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ は反応する相手の物質によらず、常に酸としてはたらく。

ブレンステッド・ローリーの定義では、水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ を相手に与える分子・イオンを酸、${\mathrm{H}}^{+}$ を相手から受け取る分子・イオンを塩基という。

次のア〜エの反応式のうち、左辺の ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ が酸としてはたらいているものはどれか。最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　$\mathrm{HCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$
• イ　$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$
• ウ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$
• エ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

次のア〜カの反応のうち、左辺の最初に書かれた物質またはイオンが、ブレンステッド・ローリーの定義による塩基としてはたらいているものを、すべて選べ。

• ア　$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$
• イ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+\mathrm{HCl}⟶\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{Cl}$（気体どうしの反応）
• ウ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}⟶\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$
• エ　$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$
• オ　$\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}⟶\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$
• カ　$\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}⟶2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$

次のア〜オの反応のうち、左辺の水 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ がブレンステッド・ローリーの定義による酸としてはたらいているものを、すべて選べ。

• ア　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$
• イ　$\mathrm{HCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$
• ウ　$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$
• エ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$
• オ　$\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

アレニウスの定義では、酸とは水に溶けて水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ を生じる物質である。しかし、実際の水溶液中では ${\mathrm{H}}^{+}$ は単独では存在せず、水分子と結びついている。たとえば、塩化水素を水に溶かすと、次の反応が起こる。

$$\mathrm{HCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$$

ブレンステッド・ローリーの定義で考えると、この反応では $\mathrm{HCl}$ が水分子に ${\mathrm{H}}^{+}$ を与える酸、水分子が ${\mathrm{H}}^{+}$ を受け取る塩基としてはたらいている。このとき、水分子の酸素原子の非共有電子対が ${\mathrm{H}}^{+}$ と配位結合して生じる 1 価の陽イオン ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$ を何というか。名称をカタカナを用いて答えよ。