一価の弱酸HAの1.0mol/L水溶液(溶液A)に0.25mol/L水酸化ナトリウム水溶液(溶液B)を加えた。
(1)溶液AのpHを求めよ。ただし、Ka=1.0×10^-5mol/L、α<<1とする。
(2)水溶液Aの10mlに溶液B16mlを加えて溶液Cとした。溶液Cの[H+]を求めよ。ただし、α<<1とする。
(3)溶液Cにさらに溶液Bを加えて中和点に達した溶液Dを得た。溶液D中では、生じた塩の加水分解により、A-+H2O→←HA+OH-の平衡が成り立っている。この反応の平衡定数Kh=[HA][OH-]/[A-]の値を求めよ。
(4)溶液Dにさらに溶液Bを加えてpH12の溶液Eをつくった。この時最初の溶液Aに加えた溶液Bの総量を求めよ。
です。答えと解き方(基本から分からないので、出来るだけ詳しくお願いします)を教えてください。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
高校化学でしょうか。
(1) [H^+]≒[A^-] と見做すと、1‐α≒1 と近似して構わない訳だから、1.0‐[H^+]≒1.0 と出来ます。
[H^+][A^-]/[HA]=Ka ‥(*)
[H^+]^2/(1.0‐[H^+])≒[H^+]^2=Ka
[H^+]≒√Ka
∴ pH≒-(1/2)・log(Ka)=2.5
(2) 各初濃度は、
[HA]=1.0・10/(10+16)=5/13
[NaOH]=[OH^-]=0.25・16/26=2/13
HA + OH^- → A^- + H2O
これも条件から、上の「中和反応直後」の各濃度を、
「平衡状態」の濃度と見做してよいと解釈出来ます。すると、
[HA]=(5‐2)/13=3/13
[A^-]=2/13
(*)から、(2/3)・[H^+]≒Ka
∴ [H^+]≒(3/2)・Ka=(3/2)・10^(-5)
(3) [H^+][OH^-]=Kw を (*) で割ると、
Kh=[OH^-][HA]/[A^-]=Kw/Ka
(4) どちらも1価だから中和迄に要する B は、
1.0・10=0.25・v より v=40 ml です。
また pH=12 では [OH^-]=0.01 であり、
この条件では A^- の加水分解により生じる [OH^-] は十分に無視出来ると考えられるので、
溶液の[OH^-]≒(NaOHから生じた[OH^-]) と見做せます。
すると、中和後に加えた B を v とすれば、
[OH^-]=0.01≒0.25・v/(10+40+v)
v=25/12 ml
従って加えたBの総量は、40+v=505/12 ml
No.1
- 回答日時:
(1)平衡定数の定義より
[H+][A-]/[HA]=1.0*10^-5
HAおよびA-の物質量は一定なので
[HA]+[A-]=1.0 つまり [HA]=1.0-[A-]
ここでα<<1というのはHAの解離がごくわずかしか起こらないということなので
1.0<<[A-] つまり [HA]≒1
また、溶液全体として電荷は±0なので
[H+]=[A-]
よって初めの式は
[H+]^2=1.0*10^-5
となります。
(2)平衡定数の定義より
[H+][A-]/[HA]=1.0*10^-5
HAおよびA-の物質量は一定なので
[HA]+[A-]=1.0*10/26
水酸化ナトリウムは全量電離するので
[Na+]=0.25*16/26
溶液全体として電荷は±0なので
[Na+]+[H+]=[A-]+[OH-]
水のイオン積より
[H+][OH-]=10^-14
これで変数5つ、式5つなのであとは連立方程式を解くだけです。
(1)で用いたα<<1からの近似はここでも使えます。従って[HA]=1.0*10/26とすることができます。
(3)Khの形をよく見ると、Kaの逆数である[HA]/[H+][A-]に[H+][OH]をかけたものになっています。[H+][OH-]=10^-14なので・・・。
(4)加えた溶液Bの量をVとすると、
平衡定数の定義より
[H+][A-]/[HA]=1.0*10^-5
HAおよびA-の物質量は一定なので
[HA]+[A-]=1.0*10/(10+V)
水酸化ナトリウムは全量電離するので
[Na+]=0.25*V/(10+V)
溶液全体として電荷は±0なので
[Na+]+[H+]=[A-]+[OH-]
pH=12なので[H+]=10^-12、水のイオン積より[OH-]=10^-2
これらを連立させれば解くことができます。
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