酸と塩基（知識）の問題

酸・塩基の定義に関する次の記述のうち、誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　$\mathrm{HCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ の反応で、${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ 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。
• イ　ブレンステッド・ローリーの定義では、水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ を与える分子やイオンを酸という。この定義は、水溶液中の反応だけでなく、気体どうしの反応にも適用できる。
• ウ　$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ の反応で、$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{\mathrm{O}}^{-}$ はブレンステッド・ローリーの定義による酸としてはたらいている。
• エ　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ の反応で、${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ はブレンステッド・ローリーの定義による酸としてはたらいている。

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　$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

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。

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　$\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

水の電離と水溶液の pH、身のまわりの物質の液性について述べた次の記述のうち、最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　純水に塩化水素を溶かすと、水溶液中の水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ は大きくなり、水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ も大きくなる。
• イ　水溶液の pH が $1$ 小さくなると、水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ は $\frac{1}{10}$ 倍になる。
• ウ　酸性の水溶液中にも水酸化物イオンはわずかに存在し、温度が一定ならば $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の積は一定の値になる。
• エ　大気中の二酸化炭素が溶けこんでいるため、汚染されていない雨水も弱い塩基性を示す。
• オ　セッケン水は弱い酸性を示すので、青色リトマス紙を赤色に変える。