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酢酸と酢酸イオン(酢酸ナトリウム)の濃度を出してるだけではないですか。
最初2mol/Lの酢酸も3Lのものをいれたらそりゃ濃度かわりますよね。それをそれぞれ求めています。
これでわかるかな？
Chemistry
Senior High
Solved
3枚目の丸で囲んだ式がよく分かりません
化学
ウ
問3 次の文章中の空欄 ア
当なものを、後の①~⑥のうちから一つ選べ。
15
1に当てはまる数値の組合せとして最も
酢酸 CH3COOHと酢酸ナトリウム CH3COONa
の混合水溶液を考える。
CH3COOHは1の弱酸であり, 水溶液中でその一部が次のように電離して
平衡状態となる。
CH3COOH CH3COO + H+
式(1) の反応の電離定数は,次のように表される。
(1)
(2)
12
009
Ch
Ka=
[CH3COO-] [H+]=2.7×105mol/L
[CH3COOH]
一方, CH3COONa は,水溶液中で次のように完全に電離する。
CH3COONa CH3COO + Na+
(3)
式(3)の電離によって CH3COOが多量に生じるため,式(1)のCH3COOH の電
離は抑えられる。したがって,この水溶液の酢酸のモル濃度を Ca (mol/L) 酢
酸ナトリウムのモル濃度をCs (mol/L) とすると, 平衡状態での CH3COOH と
CH3COOのモル濃度は,それぞれ次のように表される。
[CH3COOH]=Ca=20
[CH3COO]=Cs
0.20mol/Lの酢酸水溶液 1.0L と, 0.20mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液 3.0L
を混合して, 4.0Lの水溶液 Aを作成した。 平衡状態における水溶液 A中の
CH3COOH と CH3COO のモル濃度は, それぞれ次のようになる。
-104-
[CH3COOH]= ア |mol/L
[CHCOO-]= イ
|mol/L
したがって, 水溶液 A中の水素イオンのモル濃度は [H+]=
なる。
①②③④⑤⑥
0-00
ア
イ
ウ
0.050
0.15
9.0×10-6
0.050
0.15
8.1×10 -5
0.15
0.050
9.0×10-6
0.15
0.050
8.1×10 -5
0.20
0.20
2.7×10-5
0.20
0.20
5.4×10-5
-105-
ウ
化学
mol/Lと
I=0.386A = 0.39 A
1. Ag+ や Cutがあれは,還元さ
れて Ag や Cuが析出する。
14
・④
問3 電離平衡 (緩衝液)
S
酢酸 CH3COOH は弱酸であり、水溶液中でその一部が次のよ
うに電離して平衡状態となる。
CH3COOH
CH3COO
2. Ag+ や Cu2+がなければ, H2O
(電解液が中性塩基性のとき)や
「H+(電解液が酸性のとき)が還元
さて H2が発生する。
+H+
式(1) の反応の電離定数は次のように表される。
電気量
電気量(C) =電流(A) × 時間(秒)
Ka=
[CH3COO-] [H+]
[CH3COOH]
-=2.7×10mol/L
(2)
ファラデー定数
塩である酢酸ナトリウム CH3COONa は, 水溶液中で次のよう
に完全に電離する。
電子1molのもつ電気量の絶対値。
F=9.65× 10C/mol
CH3COONa
→
CH3COO + Na+
弱酸の電離定数
(3)
Ca (mol/L) の酢酸とCs (mol/L) の酢酸ナトリウムを含む水溶
液は,弱酸とその塩の水溶液であり, 緩衝液としてはたらく。こ
の緩衝液中で電離する CH3COOH をx (mol/L) とすると,平衡状 Ka=
態における分子・イオンのモル濃度は次のようになる。
CH3COOH CH3COO + H+
[+][-]
[HA]
[H], [A], [-] は平衡状態にお
けるモル濃度(mol/L))
水溶液中での弱酸 HAの電離定数は次
式で表される。
緩衝液
電離前
Ca
Cs
0(mol/L)
変化量
-x
+x
+x (mol/L)
平衡時
Ca-x
Cs+x
x(mol/L)
酢酸と酢酸ナトリウムの緩衝液では, 式(3) の CH COONa の電
離によって CH3COO が多量に生じるため, 式 (1) の CH3COOH
少量の酸や塩基を加えても, pHをほ
ぼ一定に保つはたらき (緩衝作用)をもつ
「溶液。一般に,弱酸とその塩 (または弱
L
塩基とその塩)の混合水溶液は緩衝液に
なる。
の電離が抑えられるので,通常はCaやCaに比べて非常に
さい(x<Ca, g)。 したがって, 平衡状態におけるCHCOOHと
CH3COO のモル濃度は,それぞれ次のように近似して表すこと
液に電極を入
■化還元反応を起
ができる。
接続した電極
る。
とき
■なって溶
あれば,
単体が生
[CH3COOH]=Ca-Ca
[CH3COO~] = Cs+x≒C
式(2) にこれらを代入すると、 次の式(1) が得られる。
Ka=Cs[H+]
Ca
(i)
0.20mol/L CH3COOH 水溶液1.0L と0.20mol/L CH3COONa
水溶液 3.0L を混合して得た4.0Lの水溶液Aでは,
なけれ
中性の
塩基性
が発
電極
0.20mol/L×1.0L
4.0 L
=
0.050mol/L
Cs=
0.20 mol/LX3.0 L
4.0L
20.15mol/L
イ
となるので、水溶液A中の水素イオン濃度は、式(i)より,O)
[H+] =2.7×10mol/Lx
0.050 mol/L
0.15mol/L
9.0×10 -6 mol/L
A
元さ
20
や
なお,10g10 3=0.48 より,
〒
[補足]
pH=-log10 [H+]=-log10 ( 9.0×10¯)
=6-210g103=6-0.96=5.04
水溶液 A のような弱酸(または弱塩基)とその塩の混合水溶液
は、少量の酸や塩基を加えてもpHをほぼ一定に保つはたらきが
ある。 このようなはたらきを緩衝作用といい, 緩衝作用のある水
溶液を緩衝液という。 例えば, 水溶液 Aに酸を加えたときは,
CH3COOH.
CH3COO + H+
の反応が起こり,加えたH+がほとんど水溶液中に残らないた
め, pHはほとんど減少しない。
また, 水溶液に塩基を加えたときは,
CH3COOH+OH→ CH3COO + H2O
化学平衡
可逆反応において, 正反応と逆反応の
反応速度が等しくなり、見かけ上反応が
止まった状態を化学平衡の状態 (平衡状
態)という。
化学平衡の法則
aA+bB+..xX + Y + ...
の可逆反応において, 平衡定数 Kは次
の式で表される。
の反応が起こり,加えたOHがほとんど水溶液中に残らないた
め,pHはほとんど増加しない。
15 ①K=-
問4 化学平衡,反応速度
a
四酸化二窒素 NO4 が二酸化窒素 NO2に解離する可逆反
応の平衡定数として, モル濃度 [N2O4] (mol/L) と [NO2] (mol/L)
を用いた濃度平衡定数Kc の他に,分圧 PN204 (Pa) と PNo2 (Pa) を
用いた圧平衡定数」も用いられる。
N2O42NO2
[X]*[Y]
[A][B]'...
([] 平衡状態における各物質のモ
ル濃度)101×0.5)
BT
(4).
気体の反応では,モル濃度のかわり
各成分気体の分圧から求めた圧平衡
定数 Kp も用いられる。 平衡定数は,温
度が一定であれば濃度や圧力が異なって
も一定の値である。
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