化学の問題です！

質問

NH3-NH4Cl 緩衝液を用いpH10の条件下でM^2+ の1.00×10^3M 溶液 30mlを5×10^-2標準溶液(f＝1.043)で滴定した。以下の質問に答えなさい。必要ならば、M^2+とEDTAの錯体生成定数K(MY2-)＝10^12、pH10でのEDTAのY^4-のモル分率α4＝0.35、NH3の加水分解定数Kb＝10^-4.70、水のイオン積Kw＝10^-14を用いなさい。
(1)pH10の緩衝溶液中のNH3とNH4+の濃度比を求めよ。
(2)滴定前の溶液中のM^2+のpM(=-logCm)を求めよ。
(3)滴定率50%でのpMを求めよ。
(4)滴定率99%でのpMを求めよ。
(5)当量点でのpMを求めよ。
(6)滴定率101%でのpMを求めよ、

どれだけ考えても分からないので解説や解き方などお願いいたします🤲

回答No.1

nious · ベストアンサー

絶対安定度定数：K＝[MY^2-]/[M^2+][Y^4-]＝10^12
M^2+ と錯化していない EDTA (H4Y) の全濃度を Cy。
pH＝10 での Y^4- のモル分率 α4＝0.35、
[Y^4-]＝Cy＊α4 から Keff を次のように表せます。
有効安定度定数：Keff＝[MY^2-]/([M^2+]＊Cy)＝K＊α4＝3.5＊10^11

(1) NH4^+ の pKa＝pKwーpKb＝9.30
pH＝pKa＋log([NH3]/[NH4^+])
10＝9.30＋log([NH3]/[NH4^+])
[NH3]/[NH4^+]＝10^0.70＝5.01

(2) [M^2+]＝1.00＊10^(-3) として、
pM＝ーlog([M^2+])＝3.00

(3) 0.5＊1.00＊10^(-3)＊30＝5＊10^(-2)＊f＊v から v＝0.288 (ml)
加えた体積の増加を無視すれば 50(%) が滴定された直後には、
[M^2+]＝[MY^2-]＝(1/2)＊1.00＊10^(-3)＝5.00＊10^(-4)、Cy＝0。
生じた錯体 MY^2- が x(M) 解離して平衡に達したとすると、
Keff＝[MY^2-]/([M^2+]＊Cy)＝{5.00＊10^(-4)ーx}/{{5.00＊10^(-4)＋x}＊x}
Keff＝3.5＊10^11 が非常に大きいので x＜＜5.00＊10^(-4) と仮定して近似をすると {5.00＊10^(-4)ーx}/{{5.00＊10^(-4)＋x}＊x}≒1/x＝Keff
x≒1/Keff＝2.86＊10^(-12)＜＜5.00＊10^(-4)
近似は妥当と考えられるから、
[M^2+]＝5.00＊10^(-4)＋x≒5.00＊10^(-4)
pM≒3.30、(近似値)

(4) 0.99＊1.00＊10^(-3)＊30＝5＊10^(-2)＊f＊v から v＝0.570 (ml)
加えた体積の増加を無視すれば 99(%) が滴定された直後には、
[M^2+]＝(1ー0.99)＊10^(-3)＝1.00＊10^(-5)
[MY^2-]＝0.99＊10^(-3)＝9.9＊10^(-4)、Cy＝0。
生じた錯体 MY^2- が x(M) 解離して平衡に達したとすると、
Keff＝[MY^2-]/([M^2+]＊Cy)＝{9.9＊10^(-4)ーx}/{{1.00＊10^(-5)＋x}＊x}
同様にして x＜＜1.00＊10^(-5) ト仮定して近似をすると、
{9.9＊10^(-4)ーx}/{{1.00＊10^(-5)＋x}＊x}≒99/x＝Keff
x≒99/Keff＝2.83＊10^(-10)＜＜1.00＊10^(-5)
近似は妥当と考えられるから、
[M^2+]＝1.00＊10^(-5)＋x≒1.00＊10^(-5)
pM≒5.00、(近似値)

お礼

ずっと分からなかったのが理解できました！ありがとうございました！