電離度と濃度

化学を勉強しています。
参考書に，
「0.1M希硫酸の電離度は約0.55なので，その中には，約0.11MのH+，0.09MのHSO4-，0.01MのSO4*2-が共存する。」という文章がありました。どういう計算なのか分かりません。。。
化学反応式から計算するのでしょうが・・・

H2SO4→2H+　＋　HSO4
HSO4→H+　+　SO4*-
H+は，0.1M*0.55*2＝0.11M
HSO4-は，？？？
SO4*2-は，？？？


どなたかよろしくお願いします。

No.2 回答者： nious 回答日時： 2009/06/12 18:13

何かおかしな気がするが「[H^+]の平均的な解離度」って事ですかね。

H2SO4 → H^+ + HSO4^- (α≒1)
HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2- ；Ka=0.01(25℃)

1段階目はほぼ完全解離とし、2段階目の解離は平衡反応。

すると2段階目の解離について、[H^+][SO4^2-]/[HSO4^-]=(0.1+x)x/(0.1-x)=Ka
0.1+x=[H^+]と置くと [H^+]^2+(Ka-0.1)[H^+]-0.2Ka=0 より [H^+]=0.11M

よっておかしなα=0.11/(2*0.1)=0.55

(完全に解離した場合に対する実際の[H^+]の比率)

No.1 回答者： rad-cost 回答日時： 2009/06/12 15:26

記述の断片を取り出すと意味不明ということが多いですが・・・

一応、想像してみます。

まず、大前提として
『電離度は約0.55を正しいものと見なします。
これは、硫酸が２価の酸であるということに基づいて、H+の濃度が、
0.1x0.55x2＝0.11 (M)
になるということを意味する。』
と解釈します。この辺りの根拠とかには疑問点がなくもないですが、これを正しいと見なさなければ話が先に進みません。

次に、硫酸が強酸であるという根拠に基づいて、その第１段階の解離は100％進むと考えます。
すなわち、
H2SO4 ←→ H+ + HSO4-
の平衡を考える時に、H2SO4のままでいるものは0である（H2SO4の濃度は0である）と考えます。
さらに、HSO4-の一部が解離して、
HSO4- ←→ H+ + SO4^2-
になると考えます。
この平衡において、HSO4- が１個解離するとHSO4- は１個減少し、H+は１個増加します。
問題の記述から、H+の濃度が0.11Mであることがわかりますので、個々の前半で計算した0.1M濃度のHSO4-のうちの0.01Mに相当する分が電離すればH+の濃度が0.11Mになりますよね？
そのとき、HSO4-は（電離すのために）0.01Mの相当する分減少し、それが0.01Mに相当するSO4^2-になるはずですよね。
まあ、この辺りは数学というか、算数というか・・・

この回答への補足

質問者です。
rad-costさん，回答ありがとうございます。
質問が分かりにくいとのことですので，もう一度説明させてください。
「0.1M希硫酸の電離度は0.55だとすると，
H+，HSO4-，SO4*2-の存在量(M)は？」

私が考えた回答は，
まず，
H2SO4→H+　＋　HSO4-　　(1)
HSO4-→H+　+　SO4*2-　　(2)
という反応式を考えました。
単純に，H+は，0.1M(希硫酸の濃度)×0.55（電離度）×2(Hが二つ)＝0.11M

次に，(1)式の右辺のモル量は，H+が0.11/2＝0.055M，HSO4-も0.055M
従って，HSO4-=0.055M。

次に，(2)式から，HSO4-と等モル量のSO4*2-が解離すると考え，
SO4*2-=0.055M
と考えたわけです。
正解は，H+=0.11M，HSO4-=0.09M，SO4*2-=0.01Mです。

補足日時：2009/06/12 17:25