質問されてから時間がたちましたが、教えましょうか？
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である
※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
ただし、緩衝液の場合は上記のように単純には求まりません。
ということは、すべて水素イオン濃度を求めればよい。
水素イオン濃度が大きければ、pHは酸性になる、すなわち、pHは小さくなりますよね。
水溶液A:今回与えられた物質は塩酸。
与えられた塩酸のモル濃度は、0.10mol/L。
また、塩酸の価数は1であり、塩酸の電離度は1だから、
水素イオンのモル濃度は、
酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.10×1×1=0.10[mol/L]と表せる
水溶液B:今回与えられた物質は酢酸水溶液。
与えられた酢酸水溶液のモル濃度は、0.10mol/L。
また、酢酸の価数は1であるから、酢酸の電離度をαとすると、
※酢酸は強酸ではないから、電離度αは、0＜α＜1です
水素イオンのモル濃度は、
酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.10×α×1=0.10α[mol/L]と表せる
水溶液D:今回与えられた物質は硫酸。
与えられた硫酸水溶液のモル濃度は、0.10mol/L。
また、硫酸の価数は2であるから、水素イオンのモル濃度は、
酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.10×1×2=0.20[mol/L]
緩衝液になる溶液Cを除くと、水素イオン濃度は、D＞A＞Bになりますよね？
※Bは、0.10αで、αは0＜α＜1だから、水素イオン濃度は0.10より小さくなりますよね
ということは、pHは、B＞A＞D
ここで、選択肢を見てみると、B＞A＞Dの順に並んでいるのは②か⑤である。
すなわち、答えは②か⑤になります。
②か⑤、どっちが正解かを決めるには、溶液CのpHが溶液BのpHより大きいのか小さいのかがポイントになりそうです。
続く
続く
緩衝液(今回のC)の場合は、水素イオン濃度を求めるには、酢酸の電離定数が与えられていないと求められない
※水素イオン濃度=(酢酸のモル濃度/混合液中の酢酸イオンのモル濃度)×電離定数ですよね
で、酢酸の電離定数は酢酸のモル濃度×電離度×電離度で求まりますよね
すなわち、溶液Cでの酢酸の電離定数は、0.10α²と表せますよね
※溶液Bで酢酸の電離度をαとしたことを利用
酢酸ナトリウムは完全に電離(CH₃COONa→CH₃COO⁻+Na⁺)していると考えられるから、
混合溶液中の酢酸イオンのモル濃度=酢酸ナトリウムのモル濃度
すなわち、混合溶液中の酢酸イオンのモル濃度=0.10[mol/L]
よって、緩衝液中の水素イオン濃度は、
(酢酸のモル濃度/混合液中の酢酸イオンのモル濃度)×電離定数
= ( 0.10 / 0.10 )×0.10α²
=0.10α²
以上より、溶液Bと溶液Cの水素イオン濃度の大小関係は、B＞C
※αは0＜α＜1だから、0.10α＞0.10α²になりますよね
すなわち、溶液Bと溶液CのpHの大小関係は、C＞B
これとB＞A＞Dを合わせて、答えはC＞B＞A＞D
分からなければ質問してください
ありがとうございます! では水素イオン濃度=(酢酸のモル濃度/混合液中の酢酸イオンのモル濃度)×電離定数から酢酸の電離定数は酢酸のモル濃度×電離度×電離度で求まると言うことが理解できません。。
はい、お願いします！！