• ベストアンサー
  • すぐに回答を!

酢酸+酢酸ナトリウム+水 大学入試範囲

大学入試範囲です 「問題 酢酸の電離定数を2.0×10^-5mol/L 水のイオン積を1.0×10^-14(mol/L)^2とする。 酢酸と酢酸ナトリウムの水溶液の水素イオン濃度を求めよ。 ただし酢酸のモル濃度は0.10mol/L 酢酸ナトリウムのモル濃度は0.10mol/Lとする。」 この問題の回答では起こる反応は 酢酸ナトリウムの電離、酢酸の電離(可逆反応)、水の電離(可逆反応) だけとして解いていたのですが 酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンは水素イオンと反応しませんか?(加水分解)

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数6
  • 閲覧数839
  • ありがとう数6

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.5
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

平衡定数が与えられている問題でいつまでも電離度にこだわって解こうとしていることが混乱の原因になっています。平衡定数を使う立場であれば電離度は必要ないのです。教科書がいつまでも電離度を使った解き方をしているのはおかしいです。(計算の結果得られた値を用いて電離度を計算することはできます。それは酸がどの程度電離しているのかが知りたいという希望がある時の話です。問題を解く上で電離度という量が必要であるということではありません。余計な量を持ちこんでいるのでその量に付随する新たな疑問が生じてしまうのです。) 平衡の式に入ってくるのは平衡が成立している時の酢酸イオンCH3COO^-の濃度です。酢酸由来の酢酸イオンであるか、酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンであるかの区別はありません。 平衡の式に入ってくるということは CH3COOH⇔CH3COO^-+H^+ の右辺にある酢酸イオンはどちらに由来するものであるかを問題にしていないということです。(問題にしようと思っても不可能です。) 平衡が成立している時の[CH3COO^-]に対して、[CH3COO^-]=[Na^+]に相当する分を酢酸ナトリウム由来、残りを酢酸由来の酢酸イオンだとしているのは量的な判断です。そうみなしているだけのことです。イオンについての粒子的な判断ではありません。 この判断をもとにして電離度の値も求めることができます。電離度は結果として分かる量です。 ところが電離度を解法の出発点においてしまうと「酢酸が電離度に従って電離する」⇒「電離で生じた酢酸イオンが酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと合わさって平衡の式に入ってくる」⇒「平衡の式を満すためには酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンが減らなくてはいけない」というような流れをイメージしてしまいます。これがあなたの疑問になっています。 問題文の数値の与え方もおかしいですね。 濃度しか与えられていませんから、混合溶液中での濃度であるとするしかありません。 混ぜたという表現にはなっていないのですから「酢酸ナトリウムの濃度が0.10mol/L」なんて言えないのです。[Na^+]=0.10mol/Lだということを「酢酸ナトリウムの濃度が0.10mol/Lだとみなしている」のです。酢酸をNaOHで中和して行った時の途中の状態であるのかもしれません。NaOHに酢酸を過剰に加えて行ったのかもしれません。その場合、「酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンが水素イオンと反応するのではないか」というような疑問は出てきませんね。 この問題で、分かっているのは [CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/L [Na^+]=0.10mol/L だけです。 pHを求めるのであれば 電荷の保存の式と平衡の式を使います。 [H^+]+[Na^+]=[CH3COO^-]+[OH^-]  (1) [CH3COO^-][H^+]/[CH3COOH]=K    (2) [H^+][OH^-]=Ko                (3) これは[H^+]についての3次方程式になります。 [H^+]>>[OH^-]であるとすると式(1)で[H^+]に対して[OH^-]を無視してしまうことができますから2次方程式になります。解くことができます。電離度など使う必要はありません。(pH<6であれば十分です。これで100倍以上の違いが出てきます。) 近似をさらに進めたい時でもこの式でやればいいです。 [H^+]<<[Na^+]であれば (1)から[CH3COO^-]≒[Na^+] [CH3COOH]≒[CH3COO^-]≒[Na^+]=0.10mol/L (2)から[H^+]≒K (この計算が緩衝溶液での問題で出てくるものです。酢酸の1/2中和点でのpHを求めています。滴定曲線の変化がゆるくなっているところの中点です。) 「酢酸水溶液のpHは?」 「酢酸ナトリウム水溶液のpHは?」 「酢酸を水酸化ナトリウムで中和して行った時の1/2中和点でのpHは?」  ・・・・  ・・・・ すべて上で出てきた式で表されています。違うのは[Na^+]=cの数値だけです。 参考 [CH3COOH]+[CH3COO^-]=[Na^+]=cとすれば酢酸ナトリウム水溶液のpHを求める問題になります。その時、[H^+]<<[OH^-]が成り立つようであれば同じようにして解くことができます。pH>8という場面に相当します。少し荒くなりますが条件を[OH^-]/[H^+]>10 としてもいいでしょう。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

非常に丁寧な回答ありがとうございます。 だんだんわかってきました。 しかし、一つ疑問があります。 >>この問題で、分かっているのは >>[CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/L この[CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/Lはなぜ分かるのでしょうか?

その他の回答 (5)

  • 回答No.6
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

#5です。 >この[CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/Lはなぜ分かるのでしょうか? 問題文にある数値から推測しています。 >ただし酢酸のモル濃度は0.10mol/L 酢酸ナトリウムのモル濃度は0.10mol/Lとする。 酢酸と酢酸イオンとが混ざって存在している状態を、別々に用意した酢酸水溶液と酢酸ナトリウム水溶液を混ぜた時と同じとみなしている文章です。混ざっている状態では酢酸分子も酢酸イオンも0.10mol/Lではありませんが合計については0.2mol/Lあるとしていいのではないかということです。 これは酢酸を水酸化ナトリウムで中和して行ったと考えた時でも成り立つ考え方だろうとも思います。 (元の問題文があいまいなのでこういう風に考えざるをえないという面もあります。) (0.10mol/Lの酢酸水溶液にNaOHを加えると言った時の0.10mol/Lという濃度はCH3COOHとCH3COO^-の両方を合わせた濃度です。水溶液にした段階で既に電離しているのですから。)

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 なるほどその通りに考えると 酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと水素イオンの反応(加水分解)があろうがなかろうが [CH3COOH]+[CH3COO^-]=0.20mol/Lとなり答えが出せますね。 今自分でも導出できました。 ひとまず解き方については分かりました。ありがとうございます。 しかしここで一つ疑問があります。↓でSaturn5さんより 『この系で酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと水素イオンの反応(加水分解)は存在する』 という回答を頂きましたが、この問題の答えおよび別参考書の類似問題の答えを読むと 「酢酸+酢酸ナトリウム+水」という系を考えるときにはいつも 「酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと水素イオンの反応(加水分解)」を考慮していません。 (具体的に言うとセミナー化学発展例題37、や原点からの化学 化学の計算33) これは何故なのでしょうか? この反応は実際には存在するが無視しても齟齬が出ないという事なのでしょうか?

  • 回答No.4
  • c80s3xxx
  • ベストアンサー率49% (1614/3271)

電離度なんてものを使うからわけがわからなくなるのです. こういう溶液を電離度なんか使って考えるのは,まったく意味がない. 状況を考える足しにならないだけでなく,電離度という概念自体が,こういう溶液ではほとんど無意味.何の役に立つこともない. あえていえば,酢酸Na から Na+ が全量放出される,つまり,ここの電離度が1,ここにしか電離度という概念は役に立ちません. 平衡定数の式だけ,その意味をきちんとわかって使う.これで必要十分です.

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 たしかに電離度を使わずに考えると非常に考えやすかったです。 なぜ参考書の解法がこうなっているのか疑問ですね。

  • 回答No.3
  • Saturn5
  • ベストアンサー率45% (2270/4952)

添付している問題を見ましたが、これは電離度を文字でおいているだけで、 電離を無視しているのか無視していないのかは先の式をみないとわかりません。 ただ、CH3COO-とH+の全てがCH3COOHになるのではないのです。 大半がCH3COOHになるだけで、一部はCH3COO-とH+のままです。 そして、この割合を表したものが電離定数です。 〔CH3COO-〕〔H+〕/〔CH3COOH〕=Ka ここに、問題文から 〔H+〕=a+b  〔CH3COO-〕=0.1+a 〔CH3COOH〕=0.1+a を代入して、bやa^2などを無視していくと解けるのでしょう。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.2
  • Saturn5
  • ベストアンサー率45% (2270/4952)

答え(数値)を求めている訳ではないですよね。 そうならば、また別に回答します。 今回は質問事項であろう、 >酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンは水素イオンと反応しませんか? に答えます。 答えは「はい、します」です。 ですから、酢酸ナトリウム水溶液中では水素イオンが減ってpHは大きくなります。 どれくらい大きくなるかはKaを使って計算します。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 >>答えは「はい、します」です。 やっぱり反応するのですか! そうすると疑問なのですが問題集の回答では、はなから 酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと水素イオンの反応を無視しています。 (問題の箇所の画像添付しました) これは何故なのでしょうか? 水の電離すら(あとから近似で無視するかもしれないが)とりあえず考えている場面なのに なぜ酢酸ナトリウム由来の酢酸イオンと水素イオンの反応だけ無視しているのでしょう?

  • 回答No.1
  • KURUMITO
  • ベストアンサー率42% (1835/4283)

前回にもご質問していますね。 次のURLを参考にされてはいかがでしょう。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B7%A9%E8%A1%9D%E6%B6%B2

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 同じ問題に関する質問ですが、今回の疑問と前回の疑問は全く別のものです。 またお貼りいただいたURLを見ても疑問は解決しませんでした。

関連するQ&A

  • 化学I・II重要問題集の中和の問題です

    酸塩基の131の問題です(問題文は長いので割愛させていただきます) 酢酸と水酸化ナトリウムが反応した後は、酢酸ナトリウムと水ができる。酢酸ナトリウムは電離して酢酸イオンとナトリウムイオンになる。ここまではわかりますが、この後酢酸イオンの加水分解反応はなぜ考慮しないのでしょうか?加水分解は可逆反応だからこういう問題時は考えないという解釈でよろしいのでしょうか?よろしくお願いします。

  • 大学入試、化学の中和反応の問題です。

    こんにちは! 化学の中和反応の問題についての質問です。 0.10mol/l酢酸水溶液10mlへ0.10mol/lのNaOH溶液を20ml加えた混合溶液の[H+]を求めよ。ただし、酢酸の電離定数2.0×10-5(mol/l)水のイオン積は1.0×10-14(mol/l)2とする。 この問題なのですが、わたしの考えでは中和反応の結果NaOHとCH3COONaがそれぞれ1.0×10-3molずつ残ります。そのあと、酢酸ナトリウムが電離して、酢酸イオンになって、水と加水分解をおこすと考えると、この問題がよくわからなくなってしまいました。 どのように反応するかも含めて、解答をお願いします。宜しくお願いします!

  • 塩の加水分解について

    科学について 0,1mol/L CH3COOH水溶液 10ml Kw=10^-14(mol/L)^2酢酸のKa=2*10^5(mol/L) 0,1mol/L NAOHaqの滴下量をvmlとし、以下の場合に分けた 1) v=0   2)0<v<10   3)v=10   4)v>10 H+のモル濃度の値を求めよという問題です 2 3 4の全ての場合で酢酸と水酸化ナトリウムが中和反応で酢酸ナトリウムと水ができて 酢酸ナトリウムは塩であるから酢酸イオンとナトリウムイオンに電離し 加水分解が起こるような気がするのですが、解答には電離のほうが起こりやすいと記載されてました 納得いく説明を高校の範囲内で教えていただけていただけると助かります

  • 酢酸と水酸化ナトリウムの滴定について

    酢酸と水酸化ナトリウムの滴定のとき、酢酸の電離と酢酸ナトリウムの電離を考えてpHを求めますが、このときなぜ生じた酢酸イオンの加水分解を考えなくていいのでしょうか? 他の問題で弱酸のナトリウム塩のpHを求めるときなどは加水分解を考えています。 この違いがよくわかりません。 よろしくお願いします。

  • 緩衝液に塩酸を加える問題です

    高2です。化学の予習をしています。 (3) 0.10mol/Lの酢酸水溶液100mLに酢酸ナトリウムを5.0×10-3mol溶かした溶液の水素イオン濃度はいくらか。ただし,溶液の体積は変化しないものとする。   答え 5.6×10^ー5 mol/L の問題に続き (4) (3)でつくった溶液に1.0mol/Lの塩酸を0.10mL加えたときの水素イオン濃度はいくらか。 という問題があります。酢酸の電離定数は与えられています。   答え 5.77×10^ー5 mol/L 解答は、酢酸のモル濃度をc、酢酸イオンのモル濃度をc’として 塩酸の電離による増減を調整し、c/c’×酢酸の電離定数 を使って求めています。 塩酸から出てくる水素イオンは、酢酸イオンが十分あるのですべて反応してしまいます。 よって、3)で求めた水素イオン濃度に100/1000をかけ、水素イオンの物質量と求め、それを体積100.1/1000で割って水素イオン濃度を求めると、答えが一致しません。 初歩的なことがわかってないのかと思いますが、よろしくお願いします。

  • 化学の問題がわかりません

    塩の加水分解の問題です 0.1mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液の水素イオン濃度を有効数字2ケタで求めなさい。 ただし酢酸の電離定数は2.8*10^-5, 水のイオン積は1.0*10^-14 とする。 どなたか解き方を教えてください。  よろしくお願いします。

  • 弱酸と水からなる系におけるpH 大学受験範囲

    大学受験範囲です 「濃度0.10mol/Lのアンモニア水のpHを求めよ。ただし、水のイオン積を1.0×10^-14(mol/L)^2 アンモニアの電離度を1.3×10^-2、log10 1.3=0.11とする」 私はこう考えました 『アンモニア由来の水酸化物イオンのモル濃度をx mol/Lとすると アンモニアの濃度と電離度より x=0.1×1.3×10^-2  計算すると x=1.3×10^-3である。 よってアンモニア由来の水酸化物イオンのモル濃度は1.3×10^-3mol/Lである ここで 水酸化物イオンのモル濃度=1.3×10^-3mol/L > 10^-6mol/L なので 水由来の水酸化物イオンは無視できる よって水溶液全体の水酸化物イオンは1.3×10^-3mol/Lである ここで水溶液全体の水素イオン濃度をy mol/Lとすると 水のイオン積より 1.0×10^-14=y × 1.3×10^-3 である』 この後を計算していくと 10^-14=y × 1.3×10^-3 10^-10=13y y=1/13×10^-10 y≒0.077×10^-10  となりこの後のpH計算にうまく繋がりません それに問題文で与えられてるlog10 1.3=0.11も使ってないし、 どこかで間違っていると思うのですが… 教えてください

  • 酢酸水溶液と水酸化ナトリウム水溶液の混合物 pH

    大学受験範囲です 「0.10mol/Lの酢酸水溶液10mLに0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液5.0mLを加えて 緩衝液を作った。この溶液のpHはいくらか。 ただし酢酸の電離定数をK=2.7×10^-5mol/L log10 2.7=0.43とする」  という問題を、自分はこう考えました。 酢酸と水酸化ナトリウムは反応するわけだから、最初にその反応を考え その反応の結果生じた物質と残った酢酸を考えれば溶液のpHがわかる。 混合直後の水溶液には 酢酸は10×10^-4molある 水酸化ナトリウムは5×10^-4molある これがCH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2Oと中和反応する。 よって中和反応後は 酢酸5×10^-4mol  酢酸ナトリウム5×10^-4mol  水 たくさん ということになる。 酢酸          CH3COOH⇔CH3COO- + H+ 酢酸ナトリウム  CH3COONa⇔CH3COO- + Na+ 水               H2O⇔H+ + OH-      と電離している。 CH3COOH⇔CH3COO- + H+ が平衡に達するまでに電離した酢酸の物質量をXmolとすると 平衡時  酢酸(5×10^-4 -X)mol 酢酸由来の酢酸イオンXmol 酢酸由来の水素イオンXmolとなる。 ここで酢酸ナトリウム由来の酢酸イオン、水由来の水素イオンを無視できると仮定する。 そうすると2.7×10^-5=X^2/5×10^-4 -X が成り立つ。 5×10^-4 >> X と仮定すると 2.7×10^-5=X^2/5×10^-4 計算して X^2=2.7×10^-5 × 5×10^-4 X^2=13.0×10^-9 までできたのですが、ここから先解けなくなってしまいました。 どこで間違っているのか教えてください。       

  • 計算してみたのですが・・・。

    1molの酢酸水溶液1L中に、酢酸ナトリウムを加えて水素イオン濃度を1/50にしたい。何molの酢酸ナトリウムが必要か。酢酸の電離定数を1.78×10^(‐5)とし、酢酸ナトリウムは完全に電離しているものとする。 [H+]=c・K/c'  (cは酢酸溶液のモル濃度、c'は酢酸ナトリウム水溶液のモル濃度、Kは酢酸の電離定数) から、 c=1、K=1.78×10^(-5)、[H+]=1/50 より、 c'=8.9×10^(-4) (mol/l) この酢酸ナトリウムは酢酸水溶液1Lに溶解しているから、 8.9×10^(-4) (mol)  となったのですが、答えの自信がありません(間違っている可能性・大;)  この解き方が分かる方、御指摘お願いします。

  • この0.1mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液の[OH-]は何ですか?

    この0.1mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液の[OH-]は何ですか? ただし、√2=1.4、酢酸の電離定数は2.0×10^-5、水のイオン積は1.0×10^-14 (mol/L)^2。