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わからない化学の問題があり、困っています。よろしくお願いします。

0.25M のCH3COOH 300ml に、どのくらいの CH3COONa がとけると、pH が 5.09 となりますか?

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A 回答 (4件)

(3)の式


[H+]+[Na+]=[CH3COO-]+[OH-]
を変形して
[CH3COO-]=[H+]+[Na+]-[OH-]
     =x/0.3+[H+]-[OH-]・・・(3’)

(2)の式
[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.25+x/0.3
を変形して
[CH3COOH]=0.25+x/0.3-[CH3COO-]
     =0.25+x/0.3-[H+]-[Na+]+[OH-]
     =0.25-[H+]+[OH-]  ・・・(2’)

(2’)と(3’)を(1)の式に代入して
(x/0.3+[H+]-[OH-])[H+]/(0.25-[H+]+[OH-])=K

あとは[H+]と[OH-]とKの値を代入すればxの方程式になるのでそれを解くだけです。

 平衡ではよく出る、かつ基本的な問題なのでしっかり身につけておいたほうがいいですよ。  
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この回答へのお礼

やっとわかりました。ありがとうございました。

お礼日時:2010/02/17 18:20

 先に回答されたお二方の仰る通りで、体積変化やイオン強度の問題があり、かつ酢酸の解離平衡定数が判らないと解けないのですが、これらの問題がなかった場合の考え方を説明します。

他の系でも考え方は同じなので。
 xモルのCH3COONaが必要とします。ここで使う式は
(1)酢酸の解離平衡
  水溶液中で酢酸は
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
という具合に解離平衡の状態にあり、この状態は酢酸の解離平衡定数Kを用いて
[CH3COO-][H+]/[CH3COOH]=K
と表されます。注意する必要があるのは、この式中の[CH3COOH]とはあくまで平衡状態にあるときに存在するCH3COOHの濃度であって、溶液を作るときに使用した酢酸の量を溶液の体積で割ったものではないということです。たとえば0.25Mの酢酸中に存在するCH3COOH濃度は0.25Mより小さいはずです(なにがしか解離してCH3COO-になるため)。
(2)酢酸、および酢酸イオンの量的なバランス
この系では酢酸、および酢酸イオンの分解は起きないので、CH3COOHとCH3COO-の和は一定値になり、それは
・0.25M のCH3COOH 300ml 中に存在するCH3COOHの量
・後から加えたCH3COONaの量
の和に等しいはずです。従って
[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.25+x/0.3
となります。
(3)溶液全体としての電荷バランス
溶液全体としてみれば電気的に中性になります。従って陽イオンの濃度*陽イオンの価数の総和は陰イオンの濃度*院イオンの価数の総和に等しくなります。よって
[H+]+[Na+]=[CH3COO-]+[OH-]
 
(4)水のイオン積
[H+][OH-]=10^-14

これらを連立させれば各化学種の濃度を求めることができます。
  *ナトリウムは全量イオンになっています。よって[Na+]=x/0.3です。
  *pHの値が与えられているので[H+]は判りますね?

この回答への補足

[H+]=10^-5.09=8.1×10^-6
[OH-]=1.2×10^-9
となりますか?
でも、その後がわかりません・・・。

補足日時:2010/02/03 21:06
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加える事による体積変化が無視できず、



またイオン強度がかなり大きくなりそうだからpKaの変化も無視できない。


たからよく分からないとしか言えない。
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これは酢酸のKaが分からないと解けません。


探して下さい。
ヒント:
http://research.chem.psu.edu/brpgroup/pKa_compil …

この回答への補足

酢酸のKaは、1.7 × 10^-5 ですよね?

補足日時:2010/02/03 20:52
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この回答へのお礼

ヒントのサイト、とても役に立ちそうです。ありがとうございました。

お礼日時:2010/02/17 18:23

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