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10mM HClのpH

2003/10/06 21:16

naomi2002の回答

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naomi2002
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2003/10/19 08:56 回答No.5

＞＞1Nリン酸、1N酢酸、1N硫酸を用いてpH.2.0　50mLの溶液の計算過程を教えてくださいまず簡単なほうから (1)1N H2SO4 硫酸は２価の酸だから　1Nは2Mに等しい。 pHが２になるとき[H(+)] = 1×10^(-2) = 0.01M この濃度のH(+)を生じる硫酸の濃度はその半分で0.005 M したがって2Mを稀釈して0.005Mにすればよいので、400倍稀釈。つまり1N H2SO4を0.125 mlを取って、これに水を加えて50mlにすればよい。 (2)1N HAc (酢酸をこのように書きます。Ac=CH3COO) HAc ⇔ H(+) + Ac(-) 　　Ka = 1.75×10^(-5) ここからはNo.2の式　x^2/c = Kaで計算してみて下さい。 1N HAcを稀釈してpH = 2にするのは不可能なようです。なぜなら、1N (c=1)の酢酸の場合、x^2/c = Kaから、 x (= [H(+)] = 4.18×10^(-3) よって pH = -log(4.18×10^(-3)) = 2.38 つまり稀釈しなくてもpHが２より高いので、1Nの原液を稀釈してpH = 2にすることは不可能です。 (3)1M H3PO4 問題には1Nリン酸と書いてありますが、弱酸の場合、規定濃度はあまり使わないような気がします。塩酸、硫酸のような強酸ならば、1Mの濃度の酸から1Mあるいは2MのH(+)が生じるのでモル濃度÷価数＝規定濃度となりますが、弱酸の場合はそうなりません。したがって規定濃度はあまり意味がないように思います。そこで、問題には1Nと書いてあるのですが1Mだと思って回答いたします。（たぶん、それでよいと思います。） H3PO4 ⇔ H(+) + H2PO4(-) 　　Ka1 = 7.5×10^(-3) 前に言いましたが、第二、第三段階の電離は、Kaが５桁ずつ小さいので、第一段階の電離に比べて無視できます。したがって、上の電離式だけで考えます。回答No.2の式　x^2/(c-x) = Kaの式に数値を代入してみます。 pH = 2ならば[H(+)] = 1^10^(-2)、これがつまりxの値です。リン酸の場合は酢酸の場合より、ちょっと厄介です。酢酸の場合はKaが小さい（10^(-5)のオーダー）ので良かったのですが、リン酸の場合Kaがこれよりかなり大きくなります。（（10^(-3)のオーダー））。これくらい電離度が高くなると、c-x = cという近似が成り立たなくなるのです。そこでx^2/c = Kaではなく、x^2/(c-x) = Kaの式を使います。（簡単に言うと酸の初濃度（はじめに加えた濃度、つまり見かけの濃度）と電離して平衡に達したときの酸（電離しないで分子として残っている酸）の濃度を同一視して良いかどうか、という問題です。） x^2/(c-x) = Kaの式に数値を代入すると、 c = 0.023 M したがって1Mのリン酸を稀釈して0.023Mにすればよい。稀釈倍率は43.48倍。よって1Mの原液1.15mlを取って、これに水を加えて50mlにすればよい。ちなみに、c-x = xの近似を用いると、c = 0.013 Mとなって、誤差が出ることがわかります。 No.4の答え(0.013M)も、この近似式で計算したので、こうなりました。0.023Mの方がより正しいようですね。近似計算は、なかなか難しいです。Kaが10^(-5)のときはc-x = xの近似ができて、10^(-3)のときはダメなんですね。迷うときは x^2/(c-x) = Kaを使えばよいでしょう。計算は面倒になりますが。。。あまり上手な説明ができなくて、ごめんなさい。おわかりになったでしょうか。