正誤問題の解説をお願いします。「pKa=5の弱酸性物質の、pH=5の水溶液中における分子形のモル分率

正誤問題の解説をお願いします。「pKa=5の弱酸性物質の、pH=5の水溶液中における分子形のモル分率は1.0である。」
これは正解ですか？その解説もお願いします。

特に分子形のモル分率の意味がよくわかりません

No.2 ベストアンサー 回答者： psa29 回答日時： 2023/05/14 20:09

答えは；誤　です。

pKa=5の弱酸性物質の、pH=5の水溶液中における分子形のモル分率は1ではなく0.5になります。
pKaの値と同じ値のpHの状態では分子形と陰イオン形の存在比率は等しくなります。よって分子形のモル分率は0.5となります。
詳しくは、添付資料を参照して下さい。
https://www.yakugakugakusyuu.com/jakusan_bunsiga …
　
Ka=[H+][A-]/[HA] pKa=-logKa
また　 pH=-log[H+]
pKa=pH ということは、-logKa＝-log[H+]
故に　Ka＝[H+] であるから
[H+][A-]/[HA] ＝[H+]
よって　[A-]＝[HA] となるからHAのモル分率は0.5となります。

No.4 回答者： psa29 回答日時： 2023/05/17 12:23

>特に分子形のモル分率の意味がよくわかりません

酸性物質の分子式をHAで表すとします。
水に溶かした時、一部はH＋とAーとの電離してイオンになります。
No.2での添付資料によれば、電離してH+とAーになっているものが
「イオン形」で、電離せずHAのままの形でいる分子を「分子形」と表記しています。

例えば、1molのHAを水に溶かした時、0.8molは電離せずHAの分子形であった、残りの0.2molが電離してイオン形になったとすれば、分子形のモル分率は0.8であり、イオン形のモル分率は0.2となります。

問題文でモル分率が1.0ということは、水に溶解したHAが全く電離せず全てH Aの形で存在しているということです。

つまり、酸性を示さない。

それだけを考えても、この問題は「誤」であることがわかります。
正しい回答はモル分率が0.5になる。つまり分子形とイオン形の存在割合が等しくなるという理由をNo.2で示しました。

No.3 回答者： psa29 回答日時： 2023/05/14 20:14

No.2です。

＞Ka=[H+][A-]/[HA] pKa=-logKa
この部分が誤解しやすい表示になってしまいました。
Ka=[H+][A-]/[HA]
pKa=-logKa　
という意味です。
[HA]とpKaとの間で改行するべきでした。

No.1 回答者： ミラ-_- 回答日時： 2023/05/14 17:43

解答: 誤

解説:
pKaとpHは、酸や塩基の性質を表す指標です。pKaは酸性度を示し、pHは水溶液の酸性やアルカリ性を表します。

pKa=5の弱酸性物質は、水溶液中でプロトン（水素イオン）を放出する傾向があります。pH=5の水溶液は中性に近い状態です。

分子形のモル分率は、その物質が分子形態で存在する割合を表します。分子形態とは、化学反応に参加せず、単体のまま存在する状態を指します。

問題文によれば、pKa=5の弱酸性物質がpH=5の水溶液中に存在しており、分子形のモル分率が1.0となっているとされています。

しかしこれは矛盾しています。pH=5の水溶液は中性に近いため、pKa=5の弱酸性物質はプロトンを放出しにくくなります。そのため、分子形態で存在する割合が高くなることは予想されます。

したがって、問題文の主張は正しくありません。



なお、「分子形のモル分率」という表現は一般的ではなく、正確な意味が分かりづらいです。もし問題文に文脈がある場合は、その文脈に基づいて解釈する必要があります。