解説も読んだのですが理解が出来ません。教えてください🙇🏻‍♀️

化学

高校生

解決済み

4年弱前

解説も読んだのですが理解が出来ません。教えてください🙇🏻‍♀️

330. アンモニアの電離平衡アンモニアを水に溶かすと, 次式の電離平衡が成り立つ。 NH3+H2O = NH4*+OH- この電離定数K,は次式で与えられる。 K,= のが -=1.7×10-5mol/L [NHs] 0.20mol/L のアンモニア水 50mL と 0.10mol/L の塩酸x[mL] を混合し, 水酸化物イオン濃度が[OH]=1.0×10-5mol/L になるように溶液を調製した。加えた塩酸の体積 x[mL]の数値を有効数字2桁で求めよ。 (17 東北大)

NHs+HCI 一→ NH,CI(水溶液中ではNH』+ と CI- に完全電離) pH 9.0)であり,水溶液が塩基性を示すことから,アンモニアの方が塩化水素よりも物質量が大きいことがわかる。また, 混合後はアンモニア混合した瞬間にアンモニアと塩化水素の中和が完了し, その後に平衡に混合後の水溶液の[OH-]が1.0×10-5mol/L([H+]=1.0×10-9mol/L, 230. アンモニアの電離平衡解答 63mL 0.20mol/L アンモニア水溶液50mL に0.10mol/L 塩酸を加えていったときの滴定曲線は次のようになる。 pH あるため,緩衝液であると考えられる。 X 7 L),塩化アシモニウムのモル濃度をC'[mol/L], 平衡時の水酸化物イオンのモル濃度を ylmol/L)とすると, 平衡状態における各成分のモル濃度は次のようになる。なお, 中和によって生じた塩化アンモニウムは100%電離したものとする。 NH3 + H2O P NH+ + OH- 0 63 100 加えた塩酸の体積(mL) 塩酸を63mL 加えた地点をXとすると, 図より 200 はじめ C [mol/L) (mol/L) アンモニアの電離の電離定数K,は次のように表される。平衡時 c-y 緩衝作用を示す領域であることがわかる。 [NH][OH] K,= [NH] =1.7×10-5mol/L ここへ, 各モル濃度を代入する。このとき, NH4+が大量に存在することによってNH3の電離は阻害され, 同時に NH3 が大量に存在することによって NH4* が NH3にもどる反応も阻害されることから, c, c'に比べてyは非常に小さい値である。したがって, c-y=c, c'+y=c' と近似でき,次の関係が得られる。 1200HI COT [COs (C+y)y_c' K,= y C …0 C-y ここで,アンモニアのはじめのモル濃度c[molL]は, 加えたアンモニアから塩酸x[mL) と反応した分を差し引いて次のように表される。 50 -L-0.10mol/L× 1000 50+x x 0.20mol/L× L) 1000 C= 1000 また,アンモニウムイオンのはじめのモル濃度 [mol/L]は加えたアンモニアのうち,塩酸と反応した分であり, 次のように表される。 x 0.10mol/L× 1000 50+x 1000 , でと, K,, y(=[OH-])の数値を①式に代入すると, (0.10×Jmo (0.20× 1000 ×1.0×10-5mol/L 1.7×10-5mol/L= 50 -0.10× 1000 x Imol 1000 x=62.9mL

回答

✨ ベストアンサー ✨

寒

4年弱前

まず解き方の全体的な流れを考えます。
基本的な指針はほぼ共通で、求めたいものを文字(xなど)で置いて、与えられた条件から、文字についての関係式を立てて、解く。
問題を解くのは以上の2つの部分(立式、計算)から成ります。大抵の場合、難しいのは式を立てることです。与えられた条件を式の形に直せなければなりません。これが重要です。逆に、直せれば簡単な計算で解くことができる。これこそが方程式の強みです。
では改めて情報を整理しましょう。
①Kb=[NH₄⁺][OH⁻]/[NH₃]=1.7×10⁻⁵mol/L
②0.20mol/Lのアンモニア水50mLと0.10mol/Lの塩酸x[mL]を混合し、
③[OH⁻]=1.0×10⁻⁵mol/Lになるように調製した。
これらを加工して、xに関する方程式を作り上げます。②からわかることですが、[NH₄⁺], [NH₃]はxの関数となるので、①はxについての方程式となっています。[NH₄⁺],[NH₃]をxの式で表して、代入するだけで方程式ができあがります。
[NH₃], [NH₄⁺]の変化を調べます。
アンモニア水に塩酸を加えると、
NH₃ + HCl → NH₄Cl
と中和が起こります。混合後も塩基性なので、アンモニアの方が多く、塩酸はすべて中和されます。よって、物質量変化は、
前) 0.20mol/L×(50/1000)L : n[mol] : 0mol
中) -n[mol] : -n[mol] : +n[mol]
後) 1.0×10⁻²mol-n[mol] : 0mol : n[mol]
ただし、nはHClの物質量であり、
n=0.10mol/L×(x/1000)L=10⁻⁴x[mol]
中和が完了した後、平衡に達したものとして考えます。平衡時のモル濃度を求めて代入してxについて解けば終わりです。途中で出てくる近似については、「そうなんだ、ふーん」と思いましょう。めんどくさい計算をしないですむので楽です。どこで近似を使うかは覚えておきましょう。