化学
高校生
解決済み

高校化学緩衝液についてです。

【問題】
ある弱酸HAの0.20mol/L水溶液20mlに0.20mol/L水酸化ナトリウム水溶液を((1)20ml、(2)20.2ml、(3)40ml)加えた。これらの水溶液のphを求めよ。
ただし(2)では水溶液の合計の体積は40mlと近似してよい。
またHAの電離定数K a=2.0×10^(-5)mol/L、log102=0.3、log103=0.48とする。

(1)で中和をしていて塩の加水分解をしていると考え、計算を進めていたのですがpoh=5となりこれだと水酸化ナトリウムが弱塩基になるような気がします。
(1)で躓いているため(2)(3)のやり方も教えていただきたく思います。
こんがらがってしまっているので一問でもわかる方、p o h=5は強塩基でも成り立つのかわかる方、ぜひご教授お願いします。拙い文章で申し訳ないです🙇‍♀️

ちなみに水酸化ナトリウム水溶液が0ml、5ml、10ml、15mlのときの計算方法は理解しております。

回答

✨ ベストアンサー ✨

画像参考にしてください。コメント欄で質問受付ます。

🍇こつぶ🐡

既に解決済みですが、気になったので……
(1)8.85では?
中和点では体積2倍だから、塩NaAの濃度は半分の0.1mol/L
だから。

ちなみに、ジュピターさんの近似式は、
単に√がついた式をlogにしただけのノーマルな式です(画像の最後の式を対数にした)。

なずな

コメントありがとうございます🙇‍♂️

そのやり方でやっていたので解き方、大変参考になります。
近似式についても教えて下さりありがとうございます。理解できました。

NaOHaq、HA、NaAの割合がそれぞれ1:1:1なので[NaA]が0.2mol/L、でも体積が2倍に増えるので濃度はそのぶん薄まって0.1mol/Lになるという解釈で正しいでしょうか。

また20.2ml、40mlのときも同様に塩の加水分解の式を用い、[H +]にc aだけを各問いに応じて変更すればいいのでしょうか。
その場合、20mlと20.2mlのときのphって同じですか?(問題文中に『ただし(2)では水溶液の合計の体積は40mlと近似してよい。』とあるので)

長くなってしまってすみません。よろしくお願いします。

🍇こつぶ🐡

あとは、ジュピターさんの計算で確認して下さい。
20.2と20で体積は近似出来ても、20.2なら0.02mol分、NaAができるから、pHジャンプし、pHはぴったり20の時よりはるかに上昇します🙇

🍇こつぶ🐡

>NaOHaq、HA、NaAの割合がそれぞれ1:1:1なので[NaA]が0.2mol/L、でも体積が2倍に増えるので濃度はそのぶん薄まって0.1mol/Lになるという解釈で正しいでしょうか

正しいです。画像2枚目右上の赤字でこれに関しては書いたんですが読みづらく分かりにくかったかな。
あとは、ジュピターさんの計算で確認されて下さい🙇

なずな

> 20.2と20で体積は近似出来ても、20.2なら0.02mol分、NaAができるから、pHジャンプし、pHはぴったり20の時よりはるかに上昇します🙇

このことについて見落としてました、molが余るとまた計算が変わりますね。教えて頂きありがとうございます😊

ジュピターさんが教えてくださった計算をもとに解き直してみます。

お二方とも親身に教えてくださりありがとうございました、とても助かりました!!

なずな

たびたびごめんなさい。もしこのスレをご覧になっていなかったら再度質問を上げなおします🙇‍♂️

(6)(7)についてなのですが例えば(6)では0.04mol/40mlなので単位は[mol/ml]になると思うのですが、[mol/L]になるのはなぜでしょうか。
[mol/ml]と考えた場合数値がうまく出ないのでジュピターさんのやり方が正しいと思うのですがなぜLとしているのかわからなくなってしまいました。

教えていただけたら幸いです🙇‍♂️

🍇こつぶ🐡

正しくは
0.04/40でなく、0.04/(40/1000)で計算ですが、
省略して書いているみたいです。
だから、mol/Lです🙇

なずな

お忙しい中、朝からお返事ありがとうございます🙇‍♂️

どうして省略できるのでしょうか。
1×10^-3mol/mlでmol/Lに変えると1mol/Lになり[OH-]=0??になってしまい、省略した場合としなかった場合で答えが変わってしまうような気がします。。。

🍇こつぶ🐡

省略できませんが、省略してますね。
私の解答ではないから、本人に確認されるのが一番だと思いますが、
確かにmol/mLはmol/Lにはなりませんが、
40/1000Lにするか0.04Lで割る式が正しいです。
が、省略しているみたいです。
だから、正しくは40/1000か0.04が分母になります🙇

🍇こつぶ🐡

あと、そちらの質問が(6)(7)なんですが、問題文にどこにもないから、最初わかりませんでした🙇

なずな

> 正しくは40/1000か0.04が分母になります🙇

そうすると[OH-]=0.04/0.04=1より、POH=0でPHが14になってしまうのですが正しいでしょうか?
本当に何度もすみません。

> あと、そちらの質問が(6)(7)なんですが、問題文にどこにもないから、最初わかりませんでした🙇

問題の番号のまま書いてしまいました、唐突に違う番号を書いてしまって申し訳ないです🙇‍♂️
ご対応ありがとうございます。

🍇こつぶ🐡

わかりづらかったかなぁ。
分母が40/1000か0.04ですよ。
分子は書いてませんよ。分子にはmol/Lだから、molがあるわけですよね。
0.04mol/(40/1000)Lか、0.04mol/0.04Lで計算してませんが、したことにして
ジュピターさんのmol/Lが出ているんだと思います。

なずな

分母が40/1000Lで分子がNaOHの余りの0.04molでそれで求められたmol/LがNaOHのモル濃度でNaOH:OH-=1:1
だから[OH-]が1.0mol/Lになると考えています。

0.04mol/(40/1000)Lは計算したことにしてどこに使われているのでしょうか。

🍇こつぶ🐡

追加質問を再度整理します。私の記入が混乱させました。ジュピターさんの計算式で(2)は正しい。
で、mol/Lなのに0.04/40=mol/mLなのに、mol/Lになるかを再度記入しました。これならわかるかな?

要するに、×/1000でmolして、40mLだから×1000/40になるから、約分で、1000が消えるから、0.04/40という風に省略しているんだと思います。
私の解答を追加したから確認されて下さい。
他人のスレを使い長々解答をするのは気が引けるので、これで理解されたら、このスレの話は終わりにさせて頂きますね🙇

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