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pH6の塩酸を水で100倍に薄めた溶液のpHは次のうちどれか?

ア、4 イ、5~6 ウ、6~7 エ、7~8 オ、8

・・・・という問題で

pH6⇒[H+]=10^-6 mol/l を100倍に希釈するから、
10^-6×1/100=10^-6×10^-2=10^-8 mol/l
よって、[H+]=10^-8 mol/l
したがってpH=8より オ

・・・・としたのですが、答えはウでした。
何がいけなかったのか教えてください。お願いします。

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A 回答 (5件)

きちんと計算で示すなら以下のようになります.


まず,水には電離平衡があります.それは水のイオン積の式で表されます.
[H+][OH-]=10^-14
右辺の数値は,濃度を mol/L で取ったときの常温での値です.
次に元の塩酸について考えます.
この溶液中に存在してるイオン種は,H+,OH-,Cl- です.
塩酸を完全解離する強酸とみなせば,pH = 6 ですから [H+]=10^-6 (mol/L)
溶液の電気的中性条件から [H+] = [OH-]+[Cl-] です.
水のイオン積の式で[OH-]を消去し,[H+]の値を代入することで [Cl-] が求まります.
これを純水で100倍希釈すると,[Cl-] は1/100 になります.しかし,[H+]や[OH-]は水自体の電離平衡があるので単純に1/100になりません.両方が1/100になるとイオン積の式を満たさないからです.
しかし,[Cl-] の値はわかっているわけですから,イオン積の式と電気的中性条件の式を連立させ,[Cl-]の値を代入すれば [H+] は計算できます.
これが厳密な意味での議論です.
しかし,水の電離平衡があることを理解していれば,純水で薄めていく限り7を超えることはありえない,というのは直感的にわかってほしいところですが.そういう意味ではこれは「覚えるしかない問題」ではなく,式や数値から状態を想像することのできる,理系的な抽象化/具象化のセンスの問題と言えるでしょう.
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どうも専門家がおられないようなので回答いたします。



まず上式の根本的な間違いは希釈による水素イオン濃度[H+]です。
希釈は水で行っている為に、最低限[H+]=10^-7mol/L含まれております。

そのため、求める水素イオン濃度は10^-6×1/100+10^-7×99/100となります。右側の99は希釈する水から出てくる水素イオンです。そのため、どれだけ希釈しようともpH=7にはなりません。

強酸の場合には通常水の解離は近似により省略されますが、中性近傍では近似できなくなりますのでご注意ください。
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>でも、pHが6~7になるような計算式がわかりません。

なぜ、そうなるのか式で教えてもらえませんか?
この場合、計算式を適用するよりも図に描いて表した方が簡単に理解できます。
水で希釈してHClが限りなく薄くなったとしてもHClは水中で電離しています。その分のH+がpH<7としているのです。
水で希釈をしたとしても、その溶液中に塩基性を示す可能性があるものが存在しない限り、pH=7を越えないと言うことを覚えるしかないと思われます。
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この回答へのお礼

回答の方どうもありがとうございました。
やはりこの問題は覚えるしかないのですね。

お礼日時:2006/01/31 21:58

計算式は一応正しいんです。


この問題で問われているのは「計算結果だけに依存せず最後に気づくか気づかないか」なんです。


pH6⇒[H+]=10^-6 mol/l を100倍に希釈するから、
10^-6×1/100=10^-6×10^-2=10^-8 mol/l
よって、[H+]=10^-8 mol/l

と、計算式が導かれるが塩酸の希釈は水で行っているためpHは7を超える事はできない。

よって「ウ、pH6~7」

この回答への補足

・・・ということはこの問題は計算なしで解ける問題なんですね。(笑)

補足日時:2006/01/31 21:55
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希釈は水で行っている事になります。



水は中性です。

なのに希釈して塩基性になってしまったらおかしくないですか?

この回答への補足

回答どうもありがとうございます。
>なのに希釈して塩基性になってしまったらおかしくないですか?
確かに、おかしいと思います。
でも、pHが6~7になるような計算式がわかりません。なぜ、そうなるのか式で教えてもらえませんか?

補足日時:2006/01/31 20:52
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