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緩衝溶液の問い
inorganicchemistの回答
- inorganicchemist
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noname#6715
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現在、「緩衝溶液」の分野を勉強していますがわからない問題があります。これは大学受験用参考書に載っている問題です。どなたかおわかりになる方がいらっしゃれば教えていただきたいと思います。宜しくお願いいたします。 問題は 0.10mol/lの酢酸水溶液10mlに0.10mo/lの水酸化ナトリウム水溶液5.0mlを加えて、緩衝溶液をつくった。この溶液のphはいくらか。ただし酢酸の電離定数をKa=1.8*10^-5mol/l, log1,8=0.26とする。 です。 CH3C00H→CH3C00- + H+・・・（１） CH3COOH+NaOH→CH3C00Na+H20・・・（2） 解答は、 中和後残ったch3coohの濃度は0.033mol/l・・・（3） また、生じたCH3C00-の濃度は、 0.10*5.0/1000*1000/15=0.033mol/l. ・・・（４） CH3COOHの電離によって生じる[Ｈ+]をXとすると、平衡状態におけうモル濃度は次のようになる。 CH3C00H・・・0.033-X H+・・・X ＣＨ３Ｃ００-・・・0.033+X ここでXの値が小さいので、0.033-X=0.033, 0.033+X=0.033とみなすと、[X+]=Kaとなり、PH=4.7 となっていました。（３）はわかりましたが、（４）がわかりません。 生じたCH3C00-というのはどれをあらわすのでしょうか？（１）のもののみでしょうか？それとも、（２）のCH3C00Naも電離してCH3C00-を生じるのでしょうか？たとえそうだとしてもどうして（４）の式になるのかわかりません。 また酢酸の問題のときにはいつも電離度をαとおいて利用すると思うのですが、今回は使わないのは電離度はこの問題には必要ないということでしょうか？ 私の勉強不足なのですが質問する人がいないため、困っています。どなたかご存知の方がいらっしゃれば、教えていただきたいと思います。また説明不足の点があれば補足させていただきますので宜しくお願いいたします。
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25℃において、濃度0.10mol/Lの酢酸水溶液、15mLに、濃度0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液mLを加えた。得られた溶液のpHを小数点第一位まで求めよ。ただし、25℃における酢酸の電離定数Ka=1.5×10^(-5)mol/Lとする。（log2=0.3 log3=0.48) この問題で、 まず水酸化ナトリウムとの反応で残った酢酸イオンの物質量が1.0×10＾（-3）mol 生成した酢酸イオンの物質量が5.0×10＾（-4）mol であるというところまでは分かりました しかしこれを使って水素イオン濃度を出す方法がイマイチ納得できません 解説にはこれらの値を直接電離平衡定数の定義式（Ka=[H+][CH3COO-]/[CH3COOH])に代入して水素イオン濃度を計算していました。 なんでこのようにして良いのでしょうか？ [H+]=-log(√CKa)ではダメなのですか？
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c[mol/l]の酢酸水溶液1lに、s[mol]の酢酸ナトリウムを混入した場合、この水溶液における酸の電離度をαとしたときの各分子、イオンのモル濃度 (1)CH3COONa → CH3COO- ＋ Na+ s[mol/l] s[mol/l] s[mol/l] (2)CH3COOH ⇔ CH3COO- ＋ H+ c(1-α) cα[mol/l] cα[mol/l] CH3COONaの電離により生じたCH3COO-の存在により、(2)の平衡はかなり左に移動し、電離度αは非常に小さくなっているから、 [CH3COOh]=c(1-α)≒c[mol/l] [CH3COO-]=s+cα≒s[mol/l] (2)の平衡は、(1)の電離で生じたCH3COO-の存在のもとでも成立し、化学平衡の法則が成り立つ。酢酸の電離定数をKaとすると、 [H+]=[CH3COOH]/[CH3COO-]*Ka≒c/s*Ka (3) となり、 pH=-log[H+]=-log(c/s*Ks)=-logKa-log(c/s) (4) この水溶液に少量の酸を加えると、(2)の平衡は左に移動。移動による濃度変化をΔx[mol/l]とすれば、(4)からpHは pH=-logKa-log((c+Δx)/(s-Δx)) c>>Δx,s>>Δxのとき、上式は(4)にほぼ等しい。 この最後の式のΔxを足したり引いたりしている式についてなんですが、 (2)が左か右かというのは電離しているかどうかの違いであって、それが濃度cにどのように影響を与えるのか、うまくイメージできません。また、分子と分母の増減の度合いっていうのは、まったく同じ量Δxであらわせるものなのでしょうか？
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だいたひかるのまねですか？ありがとうございます。でも今日中に解答がつきましたよ！