発展例題27 炭酸の電離定数
問題 327
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 のように電離し,生じ
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 の電離定数
を Ki=4.4×10-7 mol/L, K2=5.6×10mol/Lとし, 有効数字は2桁とする。
H2CO3 ← H+ +HCO3- ... ① HCO3-1 H+ + CO3²- ...②
(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。 [CO3^-]は[H2CO3] の何倍か。
[H+]=2xcxa?
考え方
(1) Kì≫ K2 なので, 炭酸の2
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
の電離度α≪1 と仮定すると,
1価の弱酸の電離定数と同様
に1-α=1と近似できる。
[H+]=√cKi
(2) K1, K2 をかけ合わせて
[HCO3-] を消去し, [CO²-]
と [H2CO3] の関係式をつくる。
K
-√R₁
C
a=
解答
(1) Kì≫ 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,
K₁
=4.0×10-3
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+]=ca=1.1×10-mol/L
Q=
=
4.4×10-7
V 2.75×10-2
[H+] [HCO3-] [H+][CO3^-] _ [H+][CO3^-]
[H2CO3]
[H2CO3]
=
[HCO3-]
(2) K1XK2=
ここに[H+]=1.0×10 - 5 mol/L, K1, K2 の値を代入する。
[CO²2-]
-=2.46×10-7
2.5×10-7倍
[H2CO3]
·X·
