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今日教えましょうか？
解答が複数枚に分かれます
基礎事項
まず、pHは、－log[水素イオン濃度] でもとまる。
水素イオン濃度は、酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まる。
また、[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14が成り立つ。
水酸化イオン濃度は、塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まる。
※強酸、強塩基の電離度は1.0と考えられる。
※濃度とはモル濃度のこと。
モル濃度とは
溶液1Lあたりに含まれる溶質の物質量
pHを求めなさいということは、すべて水素イオン濃度を求めればよい。
(4)今回与えられた物質は水酸化ナトリウム。
与えられた水酸化ナトリウム溶液のモル濃度は、0.020mol/L。
また、水酸化ナトリウムの価数は1であるから、水酸化イオンのモル濃度は、
塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.020×1×1=0.020mol/L=2.0×10^-2mol/L
問題はpH、すなわち、－log[水素イオン濃度]を求めないといけないから、水酸化イオン濃度
から水素イオン濃度に変換しないといけない。
そのために、[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14を用いる。
[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14より、
[水素イオン濃度]×(2.0×10^-2)=1.0×10^-14
よって、[水素イオン濃度]=(1.0×10^-14)/(2.0×10^-2)=0.50×10^-12=5.0×10^-13
よって、pH=－log(5.0×10^-13)
=－log5.0+(－log10^-13)
=－log5.0+(+13log10)
=－log5.0+1
=－log(10/2.0)+13 ←log5.0を与えられたlogの値で表せないか考える
=－log10－(－log2.0)+13
=－1－(－0.30)+13
=12.3
計算のやり方など分からなければ質問してください。
続く
(5)今回与えられた物質は水酸化カルシウム。
与えられた水酸化カルシウム水溶液のモル濃度は、0.020mol/L。
また、水酸化カルシウムの価数は2であるから、水酸化イオンのモル濃度は、
塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.020×1×2=0.040mol/L=4.0×10^-2mol/L
問題はpH、すなわち、－log[水素イオン濃度]を求めないといけないから、水酸化イオン濃度
から水素イオン濃度に変換しないといけない。
そのために、[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14を用いる。
[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14より、
[水素イオン濃度]×(4.0×10^-2)=1.0×10^-14
よって、[水素イオン濃度]=(1.0×10^-14)/(4.0×10^-2)=0.25×10^-12=2.5×10^-13
よって、pH=－log(2.5×10^-13)
=－log(0.25×10^-12)
=－log0.25+(－log10^-12)
=－log0.25+(+12log10)
=－log0.25+12
=－log(1.0/4.0)+12 ←log0.25を与えられたlogの値で表せないか考える
=－log1.0－(－log4.0)+12
=－log1.0+log4.0+12
=0+log2.0+log2.0+12
=0+0.30+0.30+12
=12.6
計算のやり方など分からなければ質問してください。
(4)の訂正
pH=－log(5.0×10^-13)
=－log5.0+(－log10^-13)
=－log5.0+(+13log10)
=－log5.0+13
=－log(10/2.0)+13 ←log5.0を与えられたlogの値で表せないか考える
=－log10－(－log2.0)+13
=－1－(－0.30)+13
=12.3
(5)今回与えられた物質はアンモニア水。
与えられたアンモニア水のモル濃度は、0.020mol/L。
また、アンモニアの価数は1であるから、水酸化イオンのモル濃度は、
塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.020×0.029×1=0.00058mol/L=5.8×10^-4mol/L
問題はpH、すなわち、－log[水素イオン濃度]を求めないといけないから、水酸化イオン濃度
から水素イオン濃度に変換しないといけない。
そのために、[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14を用いる。
[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10^-14より、
[水素イオン濃度]×(5.8×10^-4)=1.0×10^-14
よって、[水素イオン濃度]=(1.0×10^-14)/(5.8×10^-4)=(1.0/5.8)×10^-10=1.0×10^-10/5.8
よって、pH=－log(1.0×10^-10/5.8)
=－log1.0+(－log10^-10)－(－log5.8)
=0+(10log10)－(－0.76)
=0+10+0.76
=10.76=約10.8
分からなければ質問してください
57番
酸性の溶液と塩基性の溶液の混合溶液のpHの考え方
酸性溶液中の水素イオンと塩基性溶液中の水酸化イオンは1:1の割合で反応して、
水(pH=7)になります(中和反応)。
ということは、もし、水素イオンの方が水酸化イオンより多ければ、水素イオンと水酸化イ
オンが結合して水もできますが、水素イオンが余るので、pHは7未満になります。
もし、水酸化イオンの方が水素イオンより多ければ、水素イオンと水酸化イオンが結合して
水もできますが、水酸化イオンが余るので、pHは7より大きくなります。
ちなみに、水素イオンの量と水酸化イオンの量が同じ場所、中性(pH=7)になりますよね。
今回与えられた物質は硫酸と水酸化ナトリウム。
すなわち、酸性の溶液と塩基性の溶液が与えられたので、中和反応がおこる。
硫酸から出た水素イオンと水酸化ナトリウムから出た水酸化イオンの量に差はないか調べる。
硫酸から出る水素イオンの量は、酸性の溶液のモル濃度×溶液の量×電離度×価数より、
0.020×30/1000×1×2=0.0012mol
水酸化ナトリウムから出た水酸化イオンの量は、塩基性の溶液のモル濃度×溶液の量×電離度
×価数より、0.020×20/1000×1×1=0.00040mol
水素イオンと水酸化イオンは1:1の割合で反応するから、
『今回は水素イオンが0.0012－0.00040=0.00080mol余る』ことがわかる
問題はpH、すなわち、－log[水素イオン濃度]を求めないといけない。
今回は30+20=50mLの溶液に0.00080molの水素イオンが溶けている。
⬇️×20 ⬇️×20
すなわち、溶液1L=1000mLの中に0.016molの溶質(水素イオン)が溶けている、とも言い換え
ることができる。すなわち、水素イオンのモル濃度は、0.016mol/L=1.6×10^-2mol/L
続く
よって、pH=－log(1.6×10^-2)
=－log(16×10^-3)
=－log16+(－log10^-3)
=－log16+(3log10)
=3－log16
=3－log2.0+(－log2.0)+(－log2.0)+(－log2.0)
=3－0.30－0.30－0.30－0.30
=1.8
分からなければ遠慮なく質問してください
水素イオン濃度は、酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まる理由、
酸性溶液から出る水素イオンの量は、酸性の溶液のモル濃度×溶液の量×電離度×価数で求まる理由はわかりますか？
電離度の意味は理解できていますか？
はい。
では、例えば、イオン式の係数の関係より、もしくは酢酸の価数より、
1molの酢酸が電離すると1molの酢酸イオンと1molの水素イオンが発生することがわかります。0.10molの酢酸の電離度が0.0052のとき、水素イオンは何mol発生しますか？
今回は0.10molの酢酸の電離度は0.0052であるから、0.10×0.0052=0.00052=5.2×10^-4molの酢酸が電離することがわかります。1molの酢酸が電離すると1molの酢酸イオンと1molの水素イオンが発生するのだから、5.2×10^-4molの酢酸が電離すると5.2×10^-4molの酢酸イオンと5.2×10^-4molの水素イオンが発生することがわかります。
すなわち、『水素イオンの量＝酸の物質量×電離度×価数』で求まるところまではわかりますよね。
また、例えば、酸性の溶液のモル濃度が4.0mol/L(溶液1Lに酸は4.0mol溶けているということ)、酸の溶液が500mLあった場合、酸の溶液に含まれる酸の物質量は、
1000mL:4.0mol=500mL:◻️mol より、◻️=4.0×500/1000で求まりますよね。
すなわち、酸の物質量=酸性の溶液のモル濃度×酸の溶液の量
すなわち、『水素イオンの量＝酸性の溶液のモル濃度×溶液の量×電離度×価数』で求まります。
続く
また、0.10mol/Lの酢酸水溶液の酢酸の電離度が0.0052のとき、水素イオン濃度はどうなりますか？すなわち、水素イオンは溶液1Lあたりに何mol存在していますか？
今回は0.10mol/Lの酢酸水溶液には、溶液1Lあたりに酢酸が0.10mol溶けています。
この内、酢酸の電離度は0.0052であるから、0.10×0.0052=0.00052=5.2×10^-4molの酢酸が電離することがわかります。1molの酢酸が電離すると1molの酢酸イオンと1molの水素イオンが発生するのだから、5.2×10^-4molの酢酸が電離すると5.2×10^-4molの酢酸イオンと5.2×10^-4molの水素イオンが発生することがわかります。
すなわち、溶液1Lあたりに水素イオンは5.2×10^-4mol存在します。
ということは、水素イオン濃度は5.2×10^-4mol/Lになりますよね。
すなわち、『水素イオン濃度＝酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数』で求まります。
分からなければ質問してください
丁寧な説明ありがとうございます。
分かりました
お願いします