pH4.5、濃度0.1mol/L、200mlの緩衝液を1mol/L CH3COOH と 1mol/L CH3COONaと蒸留水で作りました(pKa=4.74)。
この緩衝液を20mlビーカーに移し、そこに10mlのHCl(0.1mol/L)を加えました。このときのpHはどうやって計算で求めることができるのでしょうか?
色々と参考にして自分なりに解いてみると以下のようになりました。
0.1mol/LのHClを10ml = 0.1mol/L×0.01L=0.001mol HCl
緩衝液 0.1mol/L×0.02L=0.002mol
(0.002mol-0.001mol)/0.03L=0.033mol/L
[H+]=-(log 0.033)
pH=1.48
自分の計算は正しいでしょうか?どう計算したらpHが求まりますか?宜しくお願いします。
A 回答 (4件)
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No.4
- 回答日時:
#3ですが別の解法です。
電荷均衡から[H^+]>>[OH^-]より、[H^+]+[Na^+]≒[CH3COO^-]
→ [Na^+]=[CH3COONa]≒[CH3COO^-]-[H^+]=0.1Ka/([H^+]+Ka)-[H^+]
pH=4.5だから[CH3COONa]=0.0365M、[CH3COOH]=0.1-0.0365=0.0635M
HClと混合直後の濃度は、
[CH3COOH]=0.0423M、[CH3COONa]=0.0243M、[HCl]=1/30M
再び電荷均衡から、[H^+]+[Na^+]≒[CH3COO^-]+[Cl^-]
→ [H^+]+0.0243≒0.1(2/3)Ka/([H^+]+Ka)+(1/30)
[H^+]^2-0.00901[H^+]-0.0757Ka=0 → [H^+]=9.16*10^(-3)、pH=2.04
No.3
- 回答日時:
多少大雑把です。
条件から[CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.1M、またpH=4.5から[CH3COO^-]/[CH3COOH]=Ka/[H^+]=0.575、
2式より各初濃度は[CH3COOH]≒0.0635M、[CH3COONa]=[CH3COO^-]≒0.0365M
この緩衝溶液と塩酸を加えた直後は、
[CH3COOH]≒0.0635*(2/3)=0.0423M、[CH3COONa]=0.0365*(2/3)=0.0243M、[HCl]=0.1*(1/3)=0.0333M
また、HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl より、
[CH3COOH]≒0.0666M、[HCl]=9*10^(-3)
よって、[H^+]^2-9*10^(-3)[H^+]-0.0666Ka≒0
→ [H^+]≒9.13*10^(-3)
pH≒2.0
No.2
- 回答日時:
>pH4.5、濃度0.1mol/L、200mlの緩衝液を1mol/L CH3COOH と 1mol/L CH3COONaと蒸留水で作りました(pKa=4.74)。
これって書く意味無いです。濃度0.1mol/Lの緩衝液って「どういう定義」???
まあ多分0.05mol/Lの酢酸と0.05mol/Lの酢酸ナトリウムから出来ているんでしょう。
そう仮定しないと話が進まないので。
違うのだったら「補足」願います。
>緩衝液 0.1mol/L×0.02L=0.002mol
これどこで習いました???その次の式と共に「意味が分りません」。
さて緩衝液の20mLと塩酸(0.1mol/L)10mLを合わせると、体積変化を無視して、30mLになり、反応を無視したら、
[CH3COOH]=(2/3)×0.05mol/L、[CH3COONa]=(2/3)×0.05mol/L、[HCl]=(1/3)×0.1mol/L
になります。
実際にはHClが完全解離して酢酸ナトリウムと反応し、
(1/3)×0.1-(2/3)×0.05=0
つまり、[NaCl]=(1/3)×0.1mol/L、[CH3COOH]=(4/3)×0.05=(0.2/3)mol/L
と、ただの酢酸溶液になります。
[H+][CH3COO-]/[CH3COOH]=10^(-4.74)、[H+]=[CH3COO-]、[CH3COOH]=(0.2/3)-[H+]
[H+]^2-10^(-4.74)×{(0.2/3)-[H+]}=0
これを解いて[H+]を求めて下さい。
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