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硫酸の電離について
- 硫酸の電離についての質問を解説します。
- pH=6.00の希薄な硫酸溶液の電離度と水の電離について考えます。
- [H+] = [OH-] + 2[SO42-]の式において、なぜ[SO42-]には2がつくのか疑問を持っています。
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高校の化学教員です。 本校の生徒も…よくわからなくなる問題です。（笑） この式は電荷バランスの式ですね。 【溶液中のプラス電荷の総合計とマイナス電荷の総合計は等しい】という式です。 （１） 左辺の[H+]は 硫酸だけの[H+]ではないことに注意しましょう。 溶液中の【全水素イオン】ですから、水の電離から来る水素イオンも含まれいます。 （２）次に硫酸イオンの項ですが、硫酸イオンは２つに負電荷を持っています。だから電荷量を求めるときは…２倍しなければなりません。 （３） ピンとこないときは…こんな風に考えましょう。 今…硫酸10個と、水１個が電離しているとしましょう。 すると、陽イオンのプラス電荷の合計は 20個の水素イオン（from硫酸）＋１個の水素イオン(from水）で21個の正電荷が存在します。 マイナスイオンのマイナス電荷の合計は 10個の硫酸イオンと１個の水酸化物イオンがいて… １個の硫酸イオンは２個のマイナス電荷を持っているから、 マイナス電荷合計＝10個×【２】＋１＝21個！！ だから…硫酸イオンの前に２の係数がつくのです。 わかってくれたかしら？ 参考になれば幸いです。
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- ht1914
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＃４です。お礼に書かれていることについてです。 （１）＞＞式（３）は質問の中の関係ですね。「ＳＯ４＾２－］は［Ｈ＋］ｓの半分です。 ＞が、どうしてそうなるのかわからない、という質問なのですが。。。 （２）＞問題は、この希薄硫酸水溶液のphを水の電離を考慮して求めるという問題です。 （１）について Ｈ２ＳＯ４ → ２Ｈ＾＋＋ＳＯ４＾２－ ですからＨ２ＳＯ４の１分子がイオンに別れると、ＳＯ４＾２－が１つとＨ＾＋が２つ出来るでしょう。 （２）＃４でも書きましたがｐＨ＝６と書いてあるわけですからｐＨは求まっています。だから問題は「ｐＨを求めよ」ではなくて「硫酸の濃度を求めよ」でないとおかしいですね。硫酸は全て電離しているわけですから［ＳＯ４２－］を求めよと同じと考えられます。この時に水の電離の影響を考慮しないといけないのです。
＞大学受験問題です。 一部の先生方が「解離」と「電離」と書くのでもめていたことがありました。 解離のことをさしているようです。 「電離」ということばより.言葉の定義を極端に簡略化します。 入試程度なので化学を専門としない入試における程度とします。 硫酸の化学式は H2SO4 (2と4は下付)。鉱酸(入試の範囲で塩酸・硫酸・硝酸・化学を専門とする場合には林さんを含む)の場合には完全に解離する「きわめて薄い硫酸がある。電離度は１とする」の意味。 したがって.溶液中に存在するイオン化している化学種は. H+, OH-, SO42- だけ。 1リットルあたりの+イオンの合計は [h+] 同マイナスイオンの合計は [OH-]+2*[SO42-] []は濃度を示しています。「SO42-」イオンは完全に解離していますから.－二価ですから2倍します(昔の書き方ですとSO4 - -と上付で-を二個書きました。この個数倍する)。 硫酸イオンは－に価ですから.1このイオンで2個の電子を持ちます。この数だけ倍にします。
- ht1914
- ベストアンサー率44% (290/658)
これがどんな問題かがよく分かりません。問題文の途中で質問に入ってしまったようですね。ｐＨが与えられていますから［Ｈ＋］が決まってしまっています。［Ｈ＋］＝１×１０＾（－６）［ｍｏｌ／Ｌ］です。だからこの溶液の中の［ＳＯ４＾２－］を求めよということでしょうね。「ＳＯ４＾２－］について混乱しているようですので必要な式を全部書いてみます。 ［Ｈ＋］＝［Ｈ＋］ｗ＋［Ｈ＋］ｓ 式（１） とします。水からのものと硫酸からのものとの和です。 ［Ｈ＋］ｗ＝［ＯＨ－］ 式（２） 「Ｈ＋］ｓ＝２［ＳＯ４＾２－］ 式（３） 水のイオン積は存在するＨ＋の全体に対してのものです。 ［Ｈ＋］×［ＯＨ－］＝１×１０＾（－１４） 式（４） ［Ｈ＋］は分かっていますから式を解くことが出来ます。 式（３）は質問の中の関係ですね。「ＳＯ４＾２－］は［Ｈ＋］ｓの半分です。 式（２）（３）を式（１）に代入すると質問文の中の「電荷の保存」で出したのと同じ式が得られます。
お礼
ご回答ありがとうございます。 が、 ＞式（３）は質問の中の関係ですね。「ＳＯ４＾２－］は［Ｈ＋］ｓの半分です。 が、どうしてそうなるのかわからない、という質問なのですが。。。 問題は、この希薄硫酸水溶液のphを水の電離を考慮して求めるという問題です。
- ebikichi
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>[SO42-]は[H+] の半分 [ ]に適当な数字を入れてみましょう たとえば [50]は[100]の半分
＞水の電離によるイ 本当に「電離」ですか。電離エネルギーは11.35eVですので、ちょっと答えに困ります。 それと温度を指定してください。「電離」と考えるとpHの問題が出てきますから。
補足
早速のご回答ありがとうございます。ちなみにこれは大学受験問題です。 ＞本当に「電離」ですか。 確認しましたが、あっていました。 温度に関して： 水溶液の温度はすべて一定であり、水のイオン積は[H+][OH-]=1.00*10-^14, 水の密度は1.0g/ml, 分子量はH2O=18とする。 書き忘れていました。すみません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 先生なのですね。心強いです。 （１）わかりました。（２）少し？でした。（３）なんとか理解できました。 このような考え方はわかりましたので、この問題は解けるようになりましたが、どのようなときにこの考え方を持ち出せばいいのかわかりません。。。つまり今度同じような問題がでてきてもこの考え方を利用すればいい、ということがわからないかも。。。 つまり問題の要旨を理解していないのですね。 今回は、電荷の総合計の求め方というポイントですね。 同じような練習問題にあたりたいと思います。 ありがとうございました。