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教えるのは明日になりますが、教えましょうか？
基礎事項
まず、pHは、－log[水素イオン濃度] でもとまる。
水素イオン濃度は、酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まる。
また、[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10⁻¹⁴が成り立つ。
水酸化イオン濃度は、塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まる。
※濃度とはモル濃度のこと。
モル濃度とは
溶液1Lあたりに含まれる溶質の物質量
ということは、すべて水素イオン濃度を求めればよい。
log2=0.30、log3=0.48が与えられていると仮定して解きます
(1)今回与えられた物質は硫酸。
与えられた硫酸水溶液のモル濃度は、0.0025mol/L。
また、硫酸の価数は2であるから、水素イオンのモル濃度は、
酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.0025×1×2=0.0050mol/L=5.0×10⁻³mol/L
よって、pH=－log(5.0×10⁻³)
=－log5.0+(－log10⁻³)
=－log5.0+(+3log10)
=－log5.0+3
=－log(10/2.0)+3 ←log5.0を与えられたlog2やlog3を用いて表す
=－log10－(－log2.0)+3
=－log10+log2.0+3
=－1+0.30+3
=2.3
(2)今回与えられた物質は酢酸水溶液。
与えられた酢酸水溶液のモル濃度は、0.10mol/L。
また、酢酸の価数は1であるから、水素イオンのモル濃度は、
酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.10×0.016×1=0.0016mol/L=1.6×10⁻³mol/L
よって、pH=－log(1.6×10⁻³)
=－log1.6+(－log10⁻³)
=－log1.6+(+3log10)
=－log1.6+3
=－log(16/10)+3 ←log1.6を与えられたlog2やlog3を用いて表すために変形
=－log16－(－log10)+3
=－log2⁴+log10+3
=－4log2+1+3
=－4×0.30+4
=2.8
続く
(3)今回与えられた物質は水酸化ナトリウム
水酸化ナトリウムのモル濃度は、0.050mol/Lということ。
水酸化ナトリウムの価数は1であるから、水酸化イオンのモル濃度は、
塩基性の溶液のモル濃度×電離度×価数=0.050×1×1=0.050mol/L=5.0×10⁻²mol/L
で、求めたいのは、pH、すなわち、水素イオン濃度であった(pH=－log[水素イオン濃度])。
そこで、水のイオン積[水素イオン濃度][水酸化イオン濃度]=1.0×10⁻¹⁴を用いる。
今回は、[水素イオン濃度]×5.0×10⁻²=1.0×10⁻¹⁴
[水素イオン濃度]=(1.0×10⁻¹⁴)/(5.0×10⁻²)
=0.20×10⁻¹²
=2.0×10⁻¹³
よって、pH=－log(2.0×10⁻¹³)
=－log2.0+(－log10⁻¹³)
=－0.30+13
=12.7
続く
(4)今回与えられた物質は塩酸と硫酸
0.0010mol/Lの塩酸100mLに含まれる塩化水素は0.0010×100/1000=0.00010mol
※計算が分からなければ質問してください
すなわち、塩化水素由来の水素は、0.00010×1×1=0.00010mol
0.0010mol/Lの硫酸100mLに含まれる硫酸は0.0010×100/1000=0.00010mol
※計算が分からなければ質問してください
すなわち、硫酸由来の水素は、0.00010×1×2=0.00020mol
以上より、溶液100+100=200mLの中に水素イオンは0.00010+0.00020=0.00030mol
溶けていることがわかる。すなわち、水素イオン濃度は、0.0015mol/L
よって、pH=－log(1.5×10⁻³)
=－log1.5+(－log10⁻³)
=－log1.5+3
=－log(15/10)+3
=－log15－(－log10)+3
=－log15+1+3
=－log(3×5)+4
=－log3+(－log5)+4
=－log3－log(10/2.0)+4
=－0.48－1+0.30+4
=2.82
続く
解説ありがとうございます🙇♂️
質問なのですが、なぜ(4)だけmol/Lからmolに直して
計算しなければいけないのでしょうか…。
化学苦手で…説明お願いしたいです💦
明日で良ければ説明しますよ
お願いします🙇♂️
(5)の解説もお時間がありましたらお願いしたいです。
はい。時間ができしだい解答します
(4)に関してですが、昨日説明した、水素イオン濃度はモル濃度×電離度×価数で求まるということは理解できましたか？
(5)酸性の溶液と塩基性の溶液の混合溶液のpHの考え方
酸性溶液中の水素イオンと塩基性溶液中の水酸化イオンは1:1の割合で反応して、
水になります(中和反応)。
ということは、もし、水素イオンの方が水酸化イオンより多ければ、水素イオンと水酸化イ
オンが結合して水もできますが、水素イオンが余るので、pHは7未満になります。
もし、水酸化イオンの方が水素イオンより多ければ、水素イオンと水酸化イオンが結合して
水もできますが、水酸化イオンが余るので、pHは7より大きくなります。
今回与えられた物質は塩酸と水酸化ナトリウム。
すなわち、酸性の溶液と塩基性の溶液が与えられたので、中和反応がおこる。
塩酸から出た水素イオンと水酸化ナトリウムから出た水酸化イオンの量に差はないか調べる。
塩酸から出る水素イオンの量は、酸性の溶液のモル濃度×溶液の量[L]×電離度×価数より、
0.30×1×1×1=0.30mol
水酸化ナトリウムから出た水酸化イオンの量は、塩基性の溶液のモル濃度×溶液の量×電離度
×価数より、0.20×1×1×1=0.20mol
水素イオンと水酸化イオンは1:1の割合で反応するから、
『今回は水素イオンが0.30－0.20=0.10mol余る』ことがわかる
問題はpH、すなわち、－log[水素イオン濃度]を求めないといけない。
今回は1L+1L=2Lの溶液に0.10molの水素イオンが溶けている。
⬇️÷2 ⬇️÷2
すなわち、溶液1Lの中に0.050molの溶質(水素イオン)が溶けている、とも言い換え
ることができる。
すなわち、水素イオンのモル濃度は、0.050mol/L=5.0×10⁻²mol/L
続く
よって、pH=－log(5.0×10⁻²)
=－log5.0+(－log10⁻²)
=－log5.0+(+2log10)
=－log5.0+2
=－log(10/2.0)+2 ←log5.0を与えられたlog2やlog3を用いて表す
=－log10－(－log2.0)+2
=－log10+log2.0+2
=－1+0.30+2
=1.3
計算のやり方など分からなければ質問してください。
覚えるのは、pHは、－log[水素イオン濃度] でもとまることとだけですよ。
なぜ、水素イオン濃度は、酸性の溶液のモル濃度×電離度×価数で求まるのか分からなければ質問してください。これは覚えることではないですよ(記憶することが得意なら覚えても良いですが・・・)
ありがとうございます🙇♂️
(4)の、水素イオン濃度の求め方は理解出来ました！
水素イオンの量は、酸性の溶液のモル濃度×溶液の量[L]×電離度×価数で求まるのは理解できますか？
できます！
では、(4)
0.0010mol/Lの塩酸由来の水素イオン濃度は、
モル濃度×電離度×価数より、0.0010mol/Lですよ。
ただ、今回は0.0010mol/Lの塩酸は100mLしかないから、
この塩酸に含まれる水素イオンの量は0.0010×100/1000=0.00010mol
※計算が分からなければ質問してください
すなわち、塩化水素由来の水素は、0.00010×1×1=0.00010mol
このように、今回は量が与えられているから濃度ではなくmolで考えます。
理解出来ました！
ありがとうございます🙇♂️
お願いします！