化学緩衝液の問題

質問

化学の緩衝液の問題がわかりません。解答。解説お願いします。
１l中に０．２０molの酢酸と０．１５molの酢酸ナトリウムを含む緩衝液がある。
（１）この溶液のphをもとめよ。
（２）この緩衝液１lに（２）０，０１molのHClを加えるとき、
phはどうなるか、また、（３）０．０１molのNaOHを加えるときはどうか。
ただし、混合に伴う溶液の体積変化は無視する。
また、必要に応じて、次の数値を用いよ。
酢酸の電離定数はKa=1.75✕１０＾-5mol/l；Kw=1,0✕１０＾-14mol²/l²とする。

回答No.2

noname#222520 · ベストアンサー

(1)
酢酸の電離は無視し、酢酸ナトリウムは完全に電離するものとすると、
[CH3COOH]=0.20、[CH3COO-]=0.15
Ka=[CH3COO-][H+]/[CH3COOH]の関係が成り立つので、
[H+]=[CH3COOH]/[CH3COO-]*Ka
これからpHは、
-log10(Ka)-log10{[CH3COOH]/[CH3COO-]}
=-log10{1.75*10^(-5)}-log10(0.20/0.15)
≒4.76-0.12
=4.64

(2)
HClによって、CH3COO-はHClの物質量（mol）分のCH3COOHに戻るので、
[CH3COOH]=0.20+0.01=0.21、[CH3COO-]=0.15-0.01=0.14
よってpHは、
4.76-log10(0.21/0.14)≒4.76-0.18=4.58

(3)
NaOHによって、CH3COOHはNaOHの物質量（mol）分が中和されて、CH3COO-を生じるので、
[CH3COOH]=0.20-0.01=0.19、[CH3COO-]=0.15+0.01=0.16
よってpHは、
4.76-log10(0.19/0.16)≒4.76-0.07=4.69

お礼

お二人がた、回答してくださって有り難うございました。

回答No.1

kemistori3

酢酸の電離式は、
CH3COOH ⇆ CH3COO- ＋ H+
電離定数は、
Ka = [CH3COO-][H+]/[CH3COOH]
対数をとって変形すると、
log Ka = log[H+] + log([CH3COO-]/[CH3COOH])
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])

ここで、[CH3COO-]は酢酸ナトリウムのモル濃度にほぼ等しく、[CH3COOH]は酢酸のモル濃度にほば等しいので、
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])
= 4.76 + log{0.15/0.2} = 4.64

0.01 molのHClを加えたとき、
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])
= 4.76 + log{(0.15+0.01)/0.2} = 4.66

0.01 molのNaOHを加えたとき、
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])
= 4.76 + log{0.15/(0.2+0.01)} = 4.61