硫酸の2段解離とプロトン発生の関連性について

質問

プロトンの発生量について質問です。
(1)6Ｍ塩酸4mlに水15mlで希釈したものと、(2)0.375M塩酸4mlと0.75M硫酸15ml
のプロトンの発生量を比較した場合、硫酸は2段階解離して2段階目が
あまり解離しないため硫酸を含むほうがプロトン量が少なくなるそうですが、あまりよくわかりません。
詳しくわかる方がいれば2段階目の硫酸のプロトン量を絡ませながら
説明お願いします。
また、(1)の塩酸濃度を変えてプロトン量を等量にする場合、何Mにすればいいのでしょうか？

回答No.2

htms42

＃３です。
ミスがありました。
＞「ｘ＝４ＣＫ／（√((Ｃ＋Ｋ)^2＋４ＣＫ）＋Ｃ＋Ｋ）
Ｃ＝０．５
Ｋ＝０．０１
で計算すると
ｘ＝０．０４×０．５です。
［Ｈ^+］＝０．５×（１＋０．０４）
ですからかなり小さいです。
Ｃ＝０．０５としてみましょう
［Ｈ^+］＝０．５×（１＋０．３）
になります。」

この部分は
「ｘ＝２ＣＫ／（√((Ｃ＋Ｋ)^2＋４ＣＫ）＋Ｃ＋Ｋ）
Ｃ＝０．５
Ｋ＝０．０１
で計算すると
ｘ＝０．０２×０．５です。
［Ｈ^+］＝０．５×（１＋０．０２）
ですからかなり小さいです。
Ｃ＝０．０５としてみましょう
［Ｈ^+］＝０．０５×（１＋０．１５）
になります。」
に訂正です。

塩酸の方の濃度は０．１にして考えます。

ついでですから
塩酸　０．０１Ｍ
硫酸０．００５Ｍとした場合も計算しておきます。
Ｃ／Ｋ＝０．５です。
［Ｈ^+］＝０．００５×（１＋０．５６）
です。ＨＳＯ４^-は約半分電離しています。

０．１Ｍ程度よりも薄い硫酸では通常完全電離として扱われています。中和滴定曲線で２価の弱酸の場合に見られるような段が出来ないことが理由のようです。中和点でのｐＨの値のｐＨ＝７からのずれは非常に小さいです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%92%8C%E6%BB%B4%E5%AE%9A%E6%9B%B2%E7%B7%9A

回答No.1

htms42

問題の中の数字の意味がなかなか分かりませんでした。
（１）、（２）は水溶液の中での当量をそろえているのですね。

（１）の塩酸の濃度は約１Ｍです。
そうであれば
（Ａ）１Ｍ塩酸
（Ｂ）０．５Ｍ硫酸
で比較しても内容は同じです。
（Ｂ’）塩酸の濃度が０．５Ｍ、硫酸の濃度が０．２５Ｍである溶液
を考えてもいいでしょう。

塩酸は完全電離、硫酸は第一段階は完全電離とします。
硫酸の第二段階のｐＫは約２（Ｋ≒０．０１）です。

（Ａ）の場合、［Ｈ^+］＝１Ｍです。
（Ｂ）の場合、［Ｈ^+］＝（０．５＋ｘ）Ｍ
です。
ｘを求めてみます。
硫酸の濃度をＣとしておきます。
［ＨＳＯ４^-］＋［ＳＯ４^2-］＝Ｃ　　（１）
［ＨＳＯ４^-］＋２［ＳＯ４^2-］＝［Ｈ^+］（２）
（［ＯＨ^-］は省略出来ます。）

[Ｈ^+][ＳＯ４^2-]／[ＨＳＯ４^-]＝Ｋ　　（３）

（１）（２）から
［Ｈ^+］＝Ｃ＋［ＳＯ４^2-］　　（４）
です。ｘ＝［ＳＯ４^2-］とします。
［ＨＳＯ４^-］＝Ｃ－ｘ
（３）に入れると２次方程式ですからｘについて解くことができます。

ｘ＝４ＣＫ／（√((Ｃ＋Ｋ)^2＋４ＣＫ）＋Ｃ＋Ｋ）

Ｃ＝０．５
Ｋ＝０．０１
で計算すると
ｘ＝０．０４×０．５です。
［Ｈ^+］＝０．５×（１＋０．０４）
ですからかなり小さいです。
Ｃ＝０．０５としてみましょう
［Ｈ^+］＝０．５×（１＋０．３）
になります。

（Ｂ’）の場合は
（２）式が
［ＨＳＯ４^-］＋２［ＳＯ４^2-］＋［Ｃｌ^-］＝［Ｈ^+］　（２’）
に変わります。［Ｃｌ^-］に塩酸の濃度が入ってきます。
（３）式は
［Ｈ^+］＝Ｃ＋［Ｃｌ^-］＋［ＳＯ４^2-］　　（４’）
に変わります。
あとの解き方は同じです。