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名古屋大学 2019年度問題(4) 二酸化炭素は水に溶けにくく、血液の緩衝作用に関与しています。 二酸化炭素が溶解している水溶液中では、CO2、炭酸H2CO3、炭酸水素イオンHCO3-、炭酸イオンCO32-は式(I)~(III)のように化学平衡にある。 CO2 + H2O ⇆ H2CO3 (Ⅰ) H2CO3 ⇆ HCO3-+ H+ (Ⅱ) HCO3- ⇆ CO​​32- + H+ (Ⅲ) 水溶液中の CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-、H+ のモル濃度[mol/L]それぞれに[CO2]、[H2CO3]、[HCO3-]、[CO32-]と[H+]Ka1 と Ka2 をそれぞれ式 (II) と (III) のイオン化定数とする。 また、式(I)の反応では、H2O濃度の変化が十分小さいため、[H2CO3]と[CO2]の比率は、式 (IV) に示すように、定数 K を使用して表すことができます。 K= [H2CO3]/ [CO2] (IV) (i) 水溶液中に存在する CO2、H2CO3、HCO3- および CO32- のモル濃度の合計 C[mol/L]K、Ka1、Ka2、[H+]と[CO2] 使用 。 (ii) CO2 が溶解している水溶液の pH が 8.0 の場合、[CO2]、[H2CO3]、[HCO3-]、[CO32-]と[H+]降順に並べ替えます。 ただし、K=4.0×10-3、Ka1=1.5×10-4mol/L、Ka2=5.0×10-11mol/L。

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