問題 1

ラベルの破れた酸の瓶。酸の希薄水溶液の瓶のラベルが破損し、濃度だけが読み取れた。pH計で測定すると水素イオン濃度がラベルの値と一致していた（

[\ce{H+}] = c

）。(1.1) 10倍に希釈したときに pH が1単位変化したとすると、溶液に含まれうる4種の酸の化学式を挙げよ。(1.2) この希薄溶液が硫酸（

pK_{a2} = 1.99

）を含むことはありうるか？Yes/Noで答え、Yesなら pH を計算（または推定）せよ。(1.3) 酢酸（

pK_a = 4.76

）を含むことはありうるか？Yes/Noで答え、Yesなら pH を計算（または推定）せよ。(1.4) EDTA（エチレンジアミン四酢酸；

pK_{a1} = 1.70

pK_{a2} = 2.60

pK_{a3} = 6.30

pK_{a4} = 10.60

）を含むことはありうるか？Yes/Noで答え、Yesならその濃度を求めよ。

ステップ 1/4: 1価強酸

\ce{HCl},\ \ce{HBr},\ \ce{HI},\ \ce{HNO3}\ (\text{or}\ \ce{HClO4}) \;\Rightarrow\; \mathrm{pH} = -\log c \;\rightarrow\; -\log(c/10) = \mathrm{pH} + 1

分析

任意の1価強酸（ $\ce{HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4}$ ）は完全解離するため $[\ce{H+}] = c$ で、10倍希釈により $c$ が1/10となり pH は正確に1増加する。 $\ce{HF}$ は弱酸なので不可。