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第Ⅰ章 物質の変化と平衡
OE
解で生
モル濃
おいて
のとき、
C
EK
うら
KK=
1006]=
×Kとして [HCO3-] を消去すると, 次のようになる。
[H] [HCO3-] [H+][CO32-] [+][CO]
K₁₁XK[H₂CO3]
[H+]2
[HCO3-]
[H2CO3]
②の電離は無視できるので, 水溶液のpHは, 1
で生じた水素イオンの濃度だけから求められる。
clmol/L], [H+]=x[mol/L] とすると, 1段目の各成分
度は次のようになる。
HCO3H+
+ HCO3-
0
0
[mol/L]
x
[mol/L]
x
●電離度をαとおいて解
いてもよい。
OHO
の式に代入し, 電離度が1よりも非常に小さいので, cxとコンホー
x=c とみなすと,
K-
[H+][HCO3-
THCO3]
c-x
x2
HODOHO
(H+)およびpHは次のように求められる。HOOOHD]] 合
/H*]=x=√/cKai=√2.0×10-2mol/L×4.5×10-mol/L
=√9.0×10mol/L
|=-logio[H+]=-logiov/9.0×10-9
=-=-108103.0²+4.5=4.02
求めた式に数値を代入すると,
=-
log10(9.0×10-9)
THE
[H+]=√/cKa = v2.0×10 -5mol/L×4.5×10-27 mol/L
=3.0×10 - mol/L
TеMOODHOJ
542 1 0-1000-Hol
c=2.0×105mol/Lと比較すると。 1桁違うだけであり
[+][HCO3-] _
中
0-(HOOD HOT
中
よりも非常に小さいとは考えにくい。 したがって
x²
000 HO
②c-x=cとみなさずに
計算を行う。
= [H2CO3]
c-x
LNual
18686221
って整理すると,
+Kax-cKa=0
値を代入して解き、二次方程式の解の公式を用いると,
+4.5×10-x-9.0×10-12=0
4.5×10-7+√(4.5×10-7)2+4×9.0×10-12
2
4.5×10-7+√20.25×10-14 +36×10-12
2
ルートの中に注目すると, 20.25×10-14は36×10-12に比べて
小さいので、次のように近似できる。
L-4.5×10-7 +36×10-12
z=
2
=2.77×10-6
-4.5×10-7+6.0×10 -6
2 194
単位を省略している。
x>0 なので 解の公
式中の土が一の場合の解
は不適である。
342. 炭酸の電離■二酸化炭素は水に溶解し 炭酸H2CO3 となって電離する。 この電
では、次の2段階の電離手術が成立している。水の電離による水素イオン濃度は無
きるものとして下の各問いに答えよ。
H2CO3H++HCO3-
HCO3H++ CO2-
電離定数 Kai=4.5×10-7mol/L
電離定数 Km2=9.0×10-mol/L
(1) この電離平衡において, 水溶液中の炭酸イオン CO2のモル濃度[CO」を、電
離定数 Kai, K., 炭酸のモル濃度 [H2CO3], 水素イオン濃度 [H+] を用いて表せ。
(2)ある温度において,炭酸 H&CO』の濃度が2.0×10-2mol/Lの水溶液を調製した。
この水溶液のpHを小数第1位まで求めよ。ただし、上式①における炭酸の電離度に
1よりも非常に小さいものとする。また,K2はK』 に比べて非常に小さく,上式
で表される電離は無視できる。 必要ならば, log103=0.48を用いよ。
345.
期限で
et
(HA)
(2)と同じ温度で,炭酸H2CO の濃度が2.0×105mol/Lの水溶液を調製した。こ
の水溶液の水素イオン濃度を有効数字2桁で求めよ。ただし、この場合は,上式に
同おける炭酸の電離度が1よりも非常に小さいとは仮定できない。
思考
343. 緩衝液次の実験1~5について, 下の問いに答えよ。
(岡山大
実験1 濃度 0.20mol/Lの酢酸水溶液 500mL を水酸化ナトリウムで中和した。
実験 2 実験1で中和した水溶液に 0.40mol/Lの酢酸水溶液 300mLを混合して観
液800mLを調製した。
実験 3 濃度 0.20mol/Lの塩酸 200mLを, 水800mLで希釈した。
実験 4
濃度 0.20mol/Lの塩酸200mLを, 実験2の緩衝液 800mL と混合した。
実験 5
濃度 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液 200mL を 実験2の緩衝液 800ml
と混合した。
(問) 実験2~実験5で得られた水溶液のpHを,それぞれ小数第2位まで求めよ。
だし,水のイオン積Kwを1.0×10 -14 (mol/L)?, 酢酸の電離定数K を 2.5×10
mol/L とする。 また, 酢酸の電離度は1よりも十分小さく, 溶解や混合による体
変化は無視する。 必要に応じて, log102=0.30, log103=0.48, logio7-0.85 を用い
思考 論述 グラフ
(20首都大学
344. 中和滴定曲線 0.40mol/Lの酢酸水溶液50mLに
同濃度の水酸化ナトリウム水溶液 NaOHag を滴下して
混合液のpHを測定したところ, 図のような滴定曲線が
得られた。 酢酸の電離定数K を 2.0×10 - mol/L, 水
のイオン積 Kw を1.0×10-14 (mol/L)2,√2 =1.4.
log102=0.30, log103=0.48 として,次の各問いに答えよ。
(1) 滴定前の点アのpHを小数第1位まで求めよ。
(2) 領域イでpHの変化がわずかである理由を記せ。
(3) 点ウおよび点エのpHを小数第1位まで求めよ。
14
pH
7
ア
0
25
NaOHag
196
235
(10
