薬剤師国家試験平成30年度第103回 - 一般理論問題 - 問 92

図は一定圧力条件下での水−塩化ナトリウム二水和物（NaCl・2H2O）の二成分の状態を表したもの（相図）である。この図に関する記述のうち、正しいのはどれか。２つ選べ。

１　領域ア内の任意の点で生じている固体は、すべて純水からなる。
２　領域イ内の任意の点の塩化ナトリウム濃度は、一定である。
３　領域ウ内の任意の点（線上は含まない）における熱力学的自由度は、条件指定に使っている圧力も含めて1である。
４　曲線ABは水と塩化ナトリウムの溶解度積を表している。
５　点Bでは、液相、固体の水、固体の塩化ナトリウム二水和物の三相が平衡状態にある。

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解答　１、５

設問のグラフは、水－塩化ナトリウム二水和物の混合における二成分系の状態図である。Aは固相（水）の融点、Bは共融点を示し、以下のように設問を解くことができる。

１　正
領域ア内の任意の点では、固相（水）と液相（塩化ナトリウム水溶液）が存在するため、固体はすべて純水からなる。

２　誤
領域イ内は、混合物はすべて液相（塩化ナトリウム水溶液）として存在しているため、領域イ内の任意の点の塩化ナトリウム濃度は、混合比と等しくなる。例えば、下図の点１は、混合物はすべて液相であることから、塩化ナトリウム水溶液の濃度は10 w/w％となる。同様に点２では、塩化ナトリウム水溶液の濃度は15 w/w％となる。よって、領域イ内の任意の点の塩化ナトリウム濃度は、一定ではない。

３　誤
自由度Fは以下の式で表される。
F＝C＋2－P　　　C：成分数、P：相の数
このグラフは、水−塩化ナトリウム二水和物の二成分の状態を表したものであるため、C（成分数）＝2である。領域ウ内の任意の点（線上は含まない）は固相（塩化ナトリウム二水和物）と液相（塩化ナトリウム水溶液）の2相であるため、P（相の数）＝2である。
よって、領域ウ内の任意の点（線上は含まない）における熱力学的自由度は、条件指定に使っている圧力も含めて2（F＝C＋2－P＝2＋2－2＝2）である。

４　誤
曲線ABは水に対する塩化ナトリウムの溶解度を表している。領域ア内の任意の点では、固相（水）と液相（塩化ナトリウム水溶液）からなるが、液相における組成（水に対する塩化ナトリウムの溶解度）は、曲線ABとの交点より求めることができる。例えば、下図の点３は、－15℃における10 w/w％NaCl混合物であり、この混合物の液相（塩化ナトリウム水溶液）の濃度は、曲線との交点４で表わされる。

５　正
点Bは共融点であり、液相（塩化ナトリウム水溶液）、固相（水）、固相（塩化ナトリウム二水和物）の三相が平衡状態にある。