化学の問題

質問

わかる方、下記の問の回答をお願いします。

1)塩酸の電離を表す化学反応式を書きなさい。また、0.250mol/Lの塩酸の電離度が0.9998であるとして、この塩酸の平衡定数K,pKa,及びpHの値を求めなさい。

2)酢酸の電離を表す化学反応式を書きなさい。また、0.250mol/Lの酢酸水溶液中では酢酸の電離度が0.0120であるとする。この酢酸水溶液の平衡定数K,pKa,及びpHの値を求めなさい。

回答No.1

gohtraw · ベストアンサー

０．２５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌが溶液中でどのような形で存在するかといえば、
（１）解離しない状態（ＨＣｌのまま）
（２）解離した状態（塩化物イオン）
のどちらかです。そして、（１）と（２）の合計が０．２５ｍｏｌ／Ｌになります。電離度が０．９９９８ということは、
０．２５ｍｏｌ／Ｌのうち９９．９８％が解離した形で存在するということです。したがって、この溶液中の水素イオン濃度は
［Ｈ＋］＝０．２５＊０．９９９８＝０．２４９９５　ｍｏｌ／Ｌ
となります。厳密にいえば、水の電離、つまり
Ｈ２Ｏ　⇔　Ｈ＋　＋　ＯＨ－
を考えねばならないのですが、０．２４９９５ｍｏｌ／Ｌの水素イオンが存在する状況ではこれだけでｐＨは１より小さく（つまりｐＨ＝１よりも酸性側）なります。よって水の電離は無視できるくらい小さな関与しかありません。よって、
水素イオン濃度は［Ｈ＋］＝０．２４９９５ｍｏｌ／Ｌ
であり、ーｌｏｇ［Ｈ＋］（常用対数）がｐＨの値になります。
平衡定数は
［Ｈ＋］［Ｃｌ－］／［ＨＣｌ］で与えられ、　・・・（あ）
［Ｈ＋］＝［Ｃｌ－］＝０．２４９９５
［ＨＣｌ］＝０．２５－０．２４９９５＝０．００００５
なので、これらの数値を（あ）の式に代入すると平衡定数Ｋの値になります。さらにーｌｏｇＫ（常用対数）がｐＫａの値になります。

酢酸の場合でも基本的な考え方は同じです。
０．２５ｍｏｌ／Ｌの酢酸がどういう形で存在するかといえば、
（１）解離していない状態（ＣＨ３ＣＯＯHのまま）
（２）解離した状態（ＣＨ３ＣＯＯ-)
です。（２）の濃度は
［Ｈ＋］＝［ＣＨ３ＣＯＯ－］＝０．２５＊０．０１２０＝０．００３　ｍｏｌ／Ｌ
であり、（１）の濃度は
［ＣＨ３ＣＯＯＨ］＝０．２５－０．００３＝０．２４７　ｍｏｌ／Ｌ
です。これだけでもｐＨ値は３よりも小さい（つまりｐＨ＝３よりも酸性側）なので、やはり水の電離は無視できます。
よって水素イオン濃度は
［Ｈ＋］＝０．００３　ｍｏｌ／Ｌ　であり、ーｌｏｇ［Ｈ＋］（常用対数）がｐＨの値になります。
平衡定数は
Ｋ＝［Ｈ＋］［ＣＨ３ＣＯＯ-］／［ＣＨ３ＣＯＯＨ］　・・・（い）
であたえられるので、（い）の式に上記の値を代入すれば平衡定数の値がでます。さらに－ｌｏｇＫ（常用対数）がｐＫａの値になります。