問題 27
発展例題27>炭酸の電離定数
炭酸水中の炭酸の濃度を2.75×10-2 mol/L とする。炭酸は式①のように電離」
た炭酸水素イオンはさらに式②のように電離する。ただし,式①および式2の雷離会
をK=4.4×10-7mol/L, K2=5.6×10-11mol/L とし,有効数字は2桁とする。
HCO3 =H++C0?- …2
0
HCOs → H++HC03- …0
(1) この炭酸水の水素イオン濃度[mol/L] を求めよ。
(2) この炭酸水を希釈して PHを5.0とした。[CO,3-] は[H2CO3]の何倍か。
考え方
解答
(1) K>K,なので,炭酸の2
(1) K>K2から,2段階目の電離を無視する。炭酸の1
段階目の電離度をαとし, α<1 と仮定すると,
段階目の電離を無視して1段
階目だけを考える。1段階目
K」
4.4×10-7
V 2.75×10-2
これは1よりも十分に小さく仮定は正しい。したがって、
[H+]=cα=1.1×10-4mol/L
の電離度α<1と仮定すると,
Q=
=4.0×10-3
ニ
C
1価の弱酸の電離定数と同様
に1-a=1と近似できる。
K
[H*]=/cK」
[H*][HCO-] [H+][C0f-]_ [H*]{[C0F]
Q=
(2) K×K,=
C
[H.COg]
[HCO,]
[H.CO』
(2) K,, K,をかけ合わせて
[HCO;-]を消去し, [CO3-]
と[HCOg]の関係式をつくる。
ここに[H+]=1.0×10-5mol/L, Ki, K,の値を代入する。
[CO-]
[H-CO
=2.46×10-7
2.5×10-1倍
