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では、まず、電離度の意味から。
電離度とは、どれくらいが電離するかを表したものです。
たとえば、電解質が10個あって、電離度が0.90なら、電解質10個のうち10×0.90=9個が
電離するということ。すなわち、電解質10個のうち1個はそのまま存在する、ということ(図参照)。
たとえば、電解質が200個あって、電離度が0.01なら、電解質200個のうち200×0.01=2個が
電離するということ。すなわち、電解質200個のうち198個はそのまま存在する、ということ。
たとえば、電解質が1molあって、電離度が0.05なら、電解質1molのうち1mol×0.05=0.05molが電離するということ。すなわち、電解質1molのうち0.95molはそのまま存在する、ということ。
では、問題を解いていきます。
(1)
酢酸の電離式は2枚目の画像のようになりますよね。
すなわち、電離式の係数の関係より、1molの酢酸が電離すると1molの酢酸イオンと1molの水素イオンが発生することがわかります(酢酸は1価の酸だから1molの酢酸が電離すると1molの水素イオンが発生しますよね)。
今回は、何molの酢酸が電離しますか？
0.10molの酢酸の電離度は0.0052であるから、0.10×0.0052=0.00052=5.2×10^-4molの酢酸が電離することがわかります。1molの酢酸が電離すると1molの酢酸イオンと1molの水素イオンが発生するのだから、5.2×10^-4molの酢酸が電離すると5.2×10^-4molの酢酸イオンと5.2×10^-4molの水素イオンが発生することがわかります。
また、0.10molの酢酸のうち5.2×10^-4molの酢酸が電離するから、電離していない、すなわち、酢酸分子のままのものは、0.10mol－5.2×10^-4mol=9.948×10^-2=約9.9×10^-2mol存在することがわかる。
続く
とてもわかりやすかったです、ご丁寧にありがとうございます😭😭
基礎事項
水素イオンの量と水酸化物イオンの量が等しくなったとき、水溶液は中性になるのですよね(中和)。
すなわち、
中和の量的関係
『酸の水素イオンの物質量＝塩基の水酸化物イオンの物質量』
これを言い換えると、
『溶液に含まれる酸の物質量×価数＝溶液に含まれる塩基の物質量×価数』
これを言い換えると
a×c×v/1000＝a'×c'×v'/1000 ・・・①
a,a':酸、塩基の価数
c,c':酸、塩基の水溶液のモル濃度[mol/L]
v,v':酸、塩基の水溶液の体積[mL]
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(1)今回用いた酸は硫酸で、硫酸の価数は2価、硫酸のモル濃度は0.25mol/L、使用した硫酸の体積は20mLですよね。
また、今回用いた塩基は水酸化ナトリウムで、水酸化ナトリウムの価数は1価、水酸化ナトリウムの濃度は0.20mol/L、使用した水酸化ナトリウムの体積は◻️mLですよね。
これを①に当てはめると、
2×0.25×20/1000=1×0.20×◻️/1000
2×0.25×20 =0.20×◻️
◻️=50
よって、測定に用いた水酸化ナトリウムの量は50mL
(2)今回用いた酸は塩酸で、塩酸の価数は1価、塩酸モル濃度は◻️mol/L、使用した塩酸の体積は10mLですよね。
また、今回用いた塩基は水酸化ナトリウムで、水酸化ナトリウムの価数は1価、水酸化ナトリウムの濃度は0.10mol/L、使用した水酸化ナトリウムの体積は12mLですよね。
これを①に当てはめると、
1×◻️×10/1000=1×0.10×12/1000
10×◻️=1.2
◻️=0.12
よって、測定に用いた塩酸のモル濃度は0.12mol/L
続く
分からなければ質問してください
覚えるのは『酸の水素イオンの物質量＝塩基の水酸化物イオンの物質量』になった時に中和する、ということ。
酸の水素イオンの物質量がa×c×v/1000で表せる理由が分からなければ質問してください。
(3)今回用いた酸は、塩酸で、塩酸の価数は1価、塩酸のモル濃度は2.0mol/L、使用した塩酸の体積は◻️mLですよね。
また、今回用いた塩基は水酸化カルシウムで、水酸化カルシウムの価数は2価、使用した水酸化カルシウム水溶液の体積は50mLで、この中に3.7gの水酸化カルシウムが入っている。
ということで、水酸化カルシウムの3.7gが何molか求める。
水酸化カルシウムのモル質量(1molの質量)は、40+(16+1.0)×2=74g/molであるから、3.7gの水酸化カルシウムは、
(1mol:74g=⚪mol:3.7g) 0.050[mol]
すなわち、用いた水酸化カルシウムの物質量は0.050[mol]
よって、水酸化カルシウム由来の水酸化イオンは、0.050×2
これを中和の関係式に当てはめると、
1×2.0×◻️/1000=2×0.050
0.0020◻️=0.10
◻️=50
よって、測定に用いた塩酸の体積がは50mL
(4)今回用いた酸は塩酸で、塩酸の価数は1価、塩酸のモル濃度は0.10mol/L、使用した塩酸の体積は◻️mLですよね。
また、今回用いた塩基はアンモニアで、アンモニアの価数は1価、使用したアンモニア水の体積は10mLである。アンモニア水10mLにはアンモニアは何mol含まれていますか？
今回は、標準状態で1.12Lのアンモニアが100mLの溶液に溶けていますよね。
標準状態の気体は種類によらず22.4L/mol(標準状態の気体1molは22.4Lの体積を占めるということ)であるから、1.12Lのアンモニアは、
(1mol:22.4L=⚪mol:1.12L) 0.050[mol]
すなわち、今回は、100mLのアンモニア水溶液に0.050[mol]のアンモニアが溶けている溶液を使用している。 ⬇️÷10 ⬇️÷10
ということは、 10mLのアンモニア水溶液に0.0050[mol]のアンモニアが溶けている。
これを中和の関係式に当てはめると、
1×0.10×◻️/1000=1×0.0050 ←右辺は価数×塩基の物質量を利用
0.00010◻️=0.0050
◻️=50
よって、測定に用いた塩酸の体積がは50mL
分からなければ遠慮なく質問してください
わかりました！ありがとうございました！
質問なのですが、モル濃度×電離度ではなにを求めることができますか？また、酸と塩基の単元でよく使える公式とかってありますか？
中和には電離度は使いません。
モル濃度×電離度では、何を求めることができるのか、明日図にして教えますね。
もしかして、聞きたいことは、物質量×価数の意味ですか？
モル濃度×価数の意味ですか？
それとも、pHの単元のところで、モル濃度×電離度が出てきたから、質問したのですか？
いずれにしろ、今日は遅いので、明日教えますね
pHの単元のところで出てきたからです！何個もありがとうございます、よろしくお願いします🙇🏻♂️
pHの単元のところで、モル濃度×電離度が出てきた、ということですが、
これが書いてある部分には、一価の酸の場合、水素イオン濃度＝酸のモル濃度×電離度、
と書かれていますよね。
私は、酸、塩基の部分では、公式はpH=－log(水素イオン濃度)と水のイオン積くらいしか覚えていません。後は、考えたらわかるので、覚えていません。
水素イオン濃度＝酸の水溶液のモル濃度×電離度×価数や、中和の関係式は、モル濃度や価数、電離度の意味がわかれば、作れるので覚えていません。
覚えるのは、言葉の意味であり、公式は使わない方が良いですよ。なぜなら、応用が効くし、
酸、塩基の範囲以外でも使えるからです。
遅くなってしまいすみません🙇🏻♂️わざわざ図まで書いてくださりありがとうございます😭理解できました！！
(2)
アンモニアの電離式は画像のようになりますよね。
すなわち、電離式の係数の関係より、1molのアンモニアが電離すると1molのアンモニウムイオンと1molの水酸化イオンが発生することがわかります。
今回は、何molのアンモニアが電離しますか？
1.0molのアンモニアの電離度は0.0042であるから、1.0×0.0042=0.0042=4.2×10^-3molのアンモニアが電離することがわかります。1molのアンモニアが電離すると1molのアンモニウムイオンと1molの水酸化イオンが発生するのだから、4.2×10^-3molのアンモニアが電離すると4.2×10^-3molのアンモニウムイオンと4.2×10^-3molの水酸化イオンが発生することがわかります。
(また、1.0molのアンモニアのうち4.2×10^-3molのアンモニアが電離するから、電離していない、すなわち、アンモニアのままのものは、1.0mol－4.2×10^-3mol=0.9958mol存在することがわかる。)
以上より、答えは、アンモニウムイオンが4.2×10^-3mol、水酸化イオンが4.2×10^-3mol生じている。
(3)
水酸化カルシウムの電離式は画像のようになりますよね(１回目に送った式を訂正します)。
すなわち、電離式の係数の関係より、1molの水酸化カルシウムが電離すると1molのカルシウムイオンと2molの水酸化イオンが発生することがわかります。
今回は、何molの水酸化カルシウムが電離しますか？
0.0010molの水酸化カルシウムの電離度は1.0であるから、0.0010×1.0=1.0×10^-3molの水酸化カルシウムが電離することがわかります。1molの水酸化カルシウムが電離すると1molのカルシウムイオンと2molの水酸化イオンが発生するのだから、1.0×10^-3molの水酸化カルシウムが電離すると1.0×10^-3molのカルシウムイオンと2.0×10^-3molの水酸化イオンが発生することがわかります。
(また、0.0010molのうち水酸化カルシウム0.0010molの水酸化カルシウムが電離するから、電離していない、すなわち、水酸化カルシウムのままのものは、存在しませんよ。)
分からなければ質問してください。
この考え方はpHにつながりますよ