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自分で作った問題なのですがよく分からなくなってしまいました

問題
0.3000000000mol/Lの塩酸1.000000000Lと0.2999999998mol/L水酸化ナトリウム水溶液1.000000000Lの混合溶液のpHを求めよ
(数値は全て有効数字10桁で表しています)

解答
HClから生じるH^+は,0.3000000000mol
NaOHから生じるOH^-は,0.2999999998mol
よってこの混合溶液は酸の方が多いから,
[H^+] =(0.3000000000-0.2999999998mol)/2.000000000L=1.000000000*10^-9mol/L
∴pH=9

…これ常識的に考えておかしいですよね?
水酸化ナトリウム水溶液の濃度を0.30molと近似すればpH=7ですからpH=9になるわけないですし、まして酸の方が多いのに混合溶液が塩基性になるなんて…

助けてください、お願いします

A 回答 (2件)

中性の水には10^-7mol/Lの水素イオンが存在します。



この問題のような濃度領域では、水の電離による水素イオン、および
水酸化物イオンの生成を考慮に入れないとおかしなことになります。

水のイオン積より
[H+][OH-]=10^-14

溶液全体として電荷は±ゼロになることから
[Cl-]+[OH-]=[Na+]+[H+]
[Cl-]=0.15 mol/L
[Na+]=0.1499999999 mol/L なので、
[OH-]=[H+]ー10^-10

よって
[H+]([H+]ー10^-10)=10^-14
この二次方程式を解いて下さい。
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この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時:2014/07/14 21:40

有効数字10桁なんてありえません。


1000km000m00cm1mmなんて、測定できません。アボガドロ定数が9桁まで正確に計測できる技術が確立できれば、kgの定義が変わっていたかもしれない。
キログラム/過去の様々な提案 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AD%E3%83%AD% … )

3.0×10⁻¹mol/Lの塩酸1.0Lと、3.0mol/L水酸化ナトリウム水溶液1.0Lの混合溶液のpHを求めよ。

まあ、別に中和でなく、塩酸の濃度が1.0×10⁻⁹と考えればすむ話です。
[H⁺][OH⁻] = Kw  Kwは水のイオン積
一方
[H⁺] = [OH⁻] + [Cl⁻]
[H⁺] = [OH⁻] + 1.0×10⁻⁹
ですから、
[H⁺] = Kw/[H⁺] + 1.0×10⁻⁹
が得られ、結局、極端に希薄な強酸水溶液の水素イオン濃度は、
[H⁺]² - (1.0×10⁹)[H⁺] - Kw = 0
[H⁺] = 10⁶˙⁹⁹⁸
pH = 6.998
ちなみに
HCl 10⁻⁶ pH 5.996
HCl 10⁻⁷ pH 6.791
HCl 10⁻⁸ pH 6.978

希薄溶液のpHを求めるときは、水のイオン積を忘れないように。それでできるH⁺のほうが多いので。
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この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時:2014/07/14 21:41

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