水の電離と pH・身のまわりの物質の液性

水の電離・pH・身のまわりの物質の液性に関する記述のうち、正しいものはどれか。あてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、温度はすべて $25^{\circ }\mathrm{C}$ とする。

• ア　純水では、水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ は等しい。
• イ　pH $3$ の水溶液の $[{\mathrm{H}}^{+}]$ は、pH $5$ の水溶液の $[{\mathrm{H}}^{+}]$ の $2$ 倍である。
• ウ　食酢は酸性を示す。
• エ　セッケン水は酸性を示す。
• オ　酸性の水溶液中には、$\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ はまったく存在しない。

純粋な水はごくわずかに電離して、${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ の平衡が成り立っている。純水だけでなく、酸や塩基の水溶液でも、温度が一定であれば、水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の積
$$K_{\mathrm{w}}=[{\mathrm{H}}^{+}][\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$$
は一定の値をとり、$25{}^{\circ }\mathrm{C}$ では $1.0\times 10^{-14}(mol/L{)}^2$ である。このため、例えば酸性の食酢では $[{\mathrm{H}}^{+}]$ が大きい分だけ $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ が小さく、塩基性のセッケン水では $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ が大きい分だけ $[{\mathrm{H}}^{+}]$ が小さい。

この一定の値 $K_{\mathrm{w}}$ を何というか。

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。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、温度は $25{}^{\circ }\mathrm{C}$ とする。

水溶液中では、水がわずかに電離して ${\mathrm{H}}^{+}$ と $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ が生じており、水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の積は一定に保たれている。レモン果汁は pH が $7$ より小さい酸性の液体であり、その中の $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の関係は（ a ）である。また、セッケン水は塩基性を示す液体なので、セッケン水に BTB（ブロモチモールブルー）溶液を加えると（ b ）色を示す。

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、正しいものを、次のア〜カから 3 つ選べ。ただし、特に断りのない限り温度は $25{}^{\circ }\mathrm{C}$ とし、水の電離 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ は吸熱反応であるものとする。また、水溶液が中性であるとは $[{\mathrm{H}}^{+}]=[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ が成り立つこと、酸性であるとは $[{\mathrm{H}}^{+}]>[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$、塩基性であるとは $[{\mathrm{H}}^{+}]<[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ が成り立つこととする。

• ア　純水の温度を $25{}^{\circ }\mathrm{C}$ から上げると、水のイオン積 $K_{\mathrm{w}}$ は大きくなるが、純水では $[{\mathrm{H}}^{+}]=[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ のままである。
• イ　$60{}^{\circ }\mathrm{C}$ の純水の pH は、$7$ より大きい。
• ウ　塩酸を純水で何倍にうすめていっても、pH は $7$ に近づくだけで、$7$ を超えて塩基性になることはない。
• エ　濃度がともに $0.1mol/L$ の酢酸水溶液と塩酸では、塩酸のほうが pH が小さい。
• オ　$25{}^{\circ }\mathrm{C}$ の水溶液中の水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ が大きくなると、水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ も大きくなる。
• カ　セッケン水は、酸性を示す。