痔になりやすい生活習慣とは?

(1)0.02molギ酸と0.01molギ酸ナトリウム混合液1LのpHを求めよ。という問題と(2)0.01mol/L酢酸ナトリウムのpH求めよ。という2つの問題が解けません。それとこの問題で使われる物質収支と電荷収支とは何なのか全く理解できないので解りやすく教えてください。因みにギ酸と酢酸のpka1がそれぞれ3.55と4.56なのですがpkaとは何なのかもできれば教えてください。宜しくお願します。

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A 回答 (3件)

(あ)0.01mol/Lの酢酸のpH,(い)0.01mol/Lの酢酸ナトリウムのpHを求めてみます。

(近似式を使います。)
pKa=4.56ということは
10^(-5)<Ka<10^(-4)です。

(あ)CH3COOH⇔CH3COO-+H+
H2O⇔H++OH-

[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.01  (1)
[CH3COO-]+[OH-]=[H+] (2)

[CH3COO-][H+]/[CH3COOH]=Ka  (3)
[H+][OH-]=KH  (4)

変数が多いですから近似で解きます。
この溶液は酸性ですから[H+]≫[OH-]です。[OH-]を省略します。(2)より[CH3COO-]~[H+]=xとなります。
(3)よりx^2=Ka×[CH3COOH]です。01pKa=4.56ということはKa<10^(-4)です。[CH3COOH]<0.01よりx^2<10^(-6)、x<10^(-3)です。これより[CH3COOH]=0.01としてもいいことがわかります。
pH=-log[H+]=-(log(0.01Ka))/2
=(2+4.56)/2=3.28

(い)CH3COONa→CH3COO-+Na+
CH3COO-+H2O⇔CH3COOH+OHー
H2O⇔H++OH-

[CH3COOH]+[CH3COO-]=[Na+] (1)
[CH3COO-]+[OH-]=[H+]+[Na+] (2)
[Na+]=0.01 (3)

[CH3COO-][H+]/[CH3COOH]=Ka  (4)
[H+][OH-]=KH  (5)

(1)(2)より[CH3COOH]=[OH-]-[H+]>0です。
アルカリ性ですから[H+]≪[OH-]です。[H+]を省略します。
[CH3COOH]~[OH-]=y

(4)の両辺に[OH-]をかけます。
[CH3COO-][H+][OH-]/[CH3COOH]
=Ka×「OH-]
y^2=[CH3COO-]・KH/Ka<[Na+]・KH/Kaですから
y^2<0.01×10^(-9)です。
[CH3COO-]~[Na+]=0.01としてかまいません。
y=√(0.01×KH/Ka)
[H+]=KH/y=√(KH・Ka/0.01)
 pH=-log[H+]=(14+4.56-2)/2
   =8.28

蟻酸についてはやってみて下さい。
   
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この回答へのお礼

大変解りやすい解答有難うございました。これで何とか解けそうです。
早速、酢酸の解答を基に蟻酸のPHを求めてみようと思います。本当に助かりました。有難うございました。

お礼日時:2007/06/20 22:18

補足です。


ギ酸とギ酸イオンのそれぞれの濃度に関しては、水溶液中での解離度や加水分解もかかわってきますので、初期の濃度だけから知ることはできません。
しかしながら、混合後のギ酸とギ酸イオンの合計は、はじめに加えたギ酸とギ酸ナトリウムの合計と同じです。
つまり、はじめのギ酸は、混合後はギ酸かギ酸イオンのいずれかになっており、はじめのギ酸ナトリウムもまたギ酸かギ酸イオンのいずれかになっています。
しかし、それだけではギ酸とギ酸イオンの個々の量を知ることはできません。化学平衡が移動するからです。
それに対して、混合後の両者の合計を考えるのであれば、ギ酸とギ酸イオンの由来は、はじめに加えたギ酸とギ酸ナトリウム以外にはありえないので、両者は一致するということです。
同様に、Na+の由来は酢酸ナトリウムのみなので、はじめに加えた酢酸ナトリウムの量と一致するということです。
これらのことから作成出来る式は以下のとおりです。
[HCOOH]+[HCOO-]=0.03 mol/L :物質収支より
[Na+]=0.01 mol/L:物質収支より
[HCOO-][H+]/[HCOOH]=10^-3.55 :pKaより
[H+]+[Na+]=[HCOO-]+[OH-] :電荷収支より
[H+][OH-]=1.0x10^-14 :水のイオン積より
これらから[H+]を計算すればpHがわかります。pHは-log[H+]ですからね。
ちなみに、[H+]と[OH-]のいずれかは他方に比べて無視出来る大きさになるでしょうから、[H+]+[Na+]=[HCOO-]+[OH-] の式においてどちらかを無視出来ると思います。

具体的な計算はかなり煩雑なので遠慮したいです。
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この回答へのお礼

物質収支と電荷収支についてよく解りました。これで勉強が進みそうです。早速問題を解いてみようと思います。有難うございました。

お礼日時:2007/06/20 22:21

物質収支:反応の前後で物質の量(原子の総数)が変化しないということです。

たとえば、(1)ではギ酸とギ酸イオンの合計が0.03molであり、Na+が0.01molであるということです。
電荷収支:反応の前後で電荷の量(電子の総数)が変化しないということです。
Ka=[A-][H+]/[HA]  HAは酸の一般式。水溶液中での話です。
pKa=-logKa

この回答への補足

Na+が0.01molであるというのはギ酸の0.02molからギ酸ナトリウムの0.01molを引いた値なのでしょうか?あとこの問題のPHの求め方の計算仮定が見えてこないので、できれば説明も踏まえて解りやすく教えてもらえないでしょうか?

補足日時:2007/06/19 22:47
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No.4では、物質量の関係を式で書きましたが、このように物質量が計算上合っていることが必要なのであって、一般にH^+ を式に含むか含まないかが決まっているわけではありません。

ただし、酸HAや塩基Bで、

 HA ⇔ H^+ + A^-
 B + H^+ ⇔ BH^+

という平衡の場合は、A^- や BH^+ は溶かしたHAやBだけから生じ、他の発生源は無いという条件になっている場合が多いと思います。その場合は全濃度をそれぞれ Ca, Cb とすると、No.4に書いたのと同様の計算で、

 Ca = [HA]+[A^-]
 Cb = [B]+[BH^+]

が成立します。わかりにくい場合は補足してください。

Qプロトン均衡・電荷均衡式の立て方がわかりません…。

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どんな風に考えていけばいいかを教えてください!!
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

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「溶液内の総電荷は常に0(中性)」である事実に基づいて、
溶液内に存在するすべてのイオンを考慮して、
(正電荷の総和)=[H^+]+[Na^+]=[HCO3^-]+2[CO3^2-]+[OH^-]=(負電荷の総和)
[CO3^2-]については「-2」の電荷を持つので係数は2になります。
同様に CH3COOH 水溶液の場合は、[H^+]=[CH3COO^-]+[OH^-]
CH3COONa 水溶液の場合は、[H^+]+[Na^+]=[CH3COO^-]+[OH^-]
H3PO4 水溶液の場合は、
[H^+]=[H2PO4^-]+2[HPO4^2-]+3[PO4^3-]+[OH^-] のようになります。

Q分析化学 電荷・物質収支式について

以下の物質を0.1mol/dm^-3となるよう水に溶かしたときに起こる反応を反応式で示し、
電荷収支式、物質収支式を立てよ。ただし、水の解離反応は考えなくてよいものとする。

という問題(分析化学)についてです。



硝酸
HNO3→H^+ + NO3^-
電荷収支式(以下電) [H^+]=[NO3^-]
物質収支式(以下物) [NO3^-]=0.1mol/dm^-3



亜硝酸
3HNO2→2NO + 3H^+ + NO3^-
電 [H^+]=[NO3^-]
物 [NO3^-]=0.1mol/dm^-3



硫酸
H2SO4⇔H^+ + HSO4^-
HSO4^-⇔H^+ + SO4^2-
電 [H^+]=[SO4^2-]
物 [SO4^2-]=0.1mol/dm^-3



水酸化カリウム
KOH→K^+ + OH^-
電 [K^+]=[OH^-]
物 [K^+]=0.1mol/dm^-3



アンモニア
NH3 + H2O⇔NH4^+ + OH^-
電 [NH4^+]=[OH^-]
物 [NH4^+]=0.1mol/dm^-3




(1)上の5つについて、これであっていますでしょうか。
(2)ジエチルアミンの反応式、電荷・物質収支式について解説をお願いします

以下の物質を0.1mol/dm^-3となるよう水に溶かしたときに起こる反応を反応式で示し、
電荷収支式、物質収支式を立てよ。ただし、水の解離反応は考えなくてよいものとする。

という問題(分析化学)についてです。



硝酸
HNO3→H^+ + NO3^-
電荷収支式(以下電) [H^+]=[NO3^-]
物質収支式(以下物) [NO3^-]=0.1mol/dm^-3



亜硝酸
3HNO2→2NO + 3H^+ + NO3^-
電 [H^+]=[NO3^-]
物 [NO3^-]=0.1mol/dm^-3



硫酸
H2SO4⇔H^+ + HSO4^-
HSO4^-⇔H^+ + SO4^2-
電 [H^+]=[SO4^2-]
物 [SO4^2-]=0.1mol/dm^-3



水酸...続きを読む

Aベストアンサー

題意に従うが、水の解離を無視した場合には非常に希薄な場合に電荷収支が成り立たない点に注意を要する。


HNO3:(強酸)
[H^+]=[NO3^-]
[NO3^-]=0.1M

HNO2:(弱酸)
[H^+]=[NO2^-]
[HNO2]+[NO2^-]=0.1M

H2SO4:(弱酸;pK1<0, pK2=1.99)
[H^+]=[HSO4^-]+2[SO4^2-]
[HSO4^-]+[SO4^2-]=0.1M

KOH:(強塩基)
[K^+]=[OH^-]
[K^+]=0.1M

NH3:(弱塩基)
[NH4^+]=[OH^-]
[NH3]+[NH4^+]=0.1M

(Et)2NH:(弱塩基)
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[(Et)2NH]+[(Et)2NH2^+]=0.1M

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4次方程式を解くニュートン法という方法は微分の知識を必要とします。検索エンジンで検索すれば,非常にたくさんのホームページが出てきますので,そちらを参考にしてください。

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大学二年生の化学熱力学の教科を学んでいるのですが。。。
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この過程でのギブスエネルギーの変化量はいくらか。
という問題です。
物質量はどこで使うのですか?
計算過程もお願いします。
また、こういう問題は何を考えれば解けるのかアドバイスお願いします。

Aベストアンサー

ギブス自由エネルギー(G)の定義は
G = H - TS
H: エンタルピー (J)
S: エントロピー (J/K)
T: 環境温度 (K)

ギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = ΔH - TΔS

エンタルピー,エントロピーは対象とする系の
1)温度
2)圧力
3)物質の相の数
4)各相での各成分量
が決まると計算できます。

言いかえると、上記1)2)3)4)のどれかが変化するとエンタルピー,エントロピー、そしてギブス自由エネルギーも変化します。

問題を上記1)2)3)4)に照らし合わせると、
1)温度は変化したと記述していないので一定
2)圧力は17MPaから100KPaに変化
3)相(気相、液相、固相)の数は理想気体が凝縮して液体になった、と記述していないので一定
4)各相での各成分量、この場合、気相の理想気体の種類が増えた減った、0.022molが増えた減ったと記述していないので一定

3)4)はちょっと強引なところありますが、幅広く題意を捉えるための説明です。

まずエンタルピー変化ΔHを計算します。
結論から言うとΔH = 0です。
理想気体1mol当たりのエンタルピーは温度変化した場合にのみ変化し、圧力により変化しません。
これは理想気体の状態式(PV=RT)とエンタルピー計算式(微分形で与えられます)から導出されます。
圧力は変化していますが温度が変化していないのでΔH = 0。

次にエントロピー変化ΔSを計算します。
理想気体1mol当たりのエントロピーは温度変化、圧力変化で変化します。
温度変化は無いので温度変化相当のΔSは0。
圧力変化相当のΔSは理想気体の状態式(PV=RT)とエントロピー計算式(これも微分形)から導出され
-nR*ln(P1/P0)・・・微分形を圧力P0からP1まで積分した結果
となります。

n 理想気体mol数: 0.022 (mol)
R 理想気体定数: 8.31 (J/mol.K)
P0 変化前の圧力: 17MPa = 17000KPa
P1 変化後の圧力: 100KPa

圧力変化相当のΔS = - 0.022 x 8.31 x ln(100/17000) = 0.934 (J/K)

まとめますと

ΔG = ΔH - TΔS
ΔH = 0
T 環境温度: 298 (K)
ΔS = 0.934 (J/K)
ΔG = 0 - 298 x 0.934 = - 278.3 (J)

まどろっこしい説明になりましたが理想気体の圧力変化に伴うギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = nRT*ln(P1/P0)
でさっと計算できます。

ギブス自由エネルギー(G)の定義は
G = H - TS
H: エンタルピー (J)
S: エントロピー (J/K)
T: 環境温度 (K)

ギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = ΔH - TΔS

エンタルピー,エントロピーは対象とする系の
1)温度
2)圧力
3)物質の相の数
4)各相での各成分量
が決まると計算できます。

言いかえると、上記1)2)3)4)のどれかが変化するとエンタルピー,エントロピー、そしてギブス自由エネルギーも変化します。

問題を上記1)2)3)4)に照らし合わせると、
1)温度は変化したと記述していないので一定
2)圧力は17MPaか...続きを読む

Q当量点と中和点の違い

質問タイトルの通りですが、
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 (ちなみにwikipediaで調べたら
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回答としては #4 でいいと思いますが,そういうことなので,中和点という言い方を止めて欲しいと常々思っています.
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Q質量パーセントと重量パーセント

質量パーセントと重量パーセントの単位はそれぞれ違うのでしょうか?
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Qアンモニア、アンモニウムイオンのpKaについて

アンモニアとアンモニウムイオンではpKaが違いますよね。
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以下のURLを参考にしてもらえば幸いです。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5384867.html

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

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【真核生物】
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【ウイルス】
濾過性病原体の総称。独自のDNA又はRNAを持っているが、普通ウイルスは細胞内だけで増殖可能であり、ウイルス単独では増殖出来ない。



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Q主生成物と副生成物

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高校有機化学で「水素が」というシチュエーションでしたら、「マルコフニコフの法則」でしょうか。
マルコフニコフの法則とは、アルケンに付加反応が起こるとき、アルケンの水素原子が多い側に水素原子が付加すると言うものです。
プロペンに塩化水素が付加する場合
CH3-CH=CH2 + HCl → CH3-CH2-CH2Cl または CH3-CHCl-CH3
ですが、
二重結合の両側の炭素のうち水素原子の多い右側の炭素に水素が、真ん中の炭素に他方が付加した、2-クロロプロパンの生成が主になります。
「富めるものはますます富む」と表現されます。