Question

頭悪い人

解答にある(1-x):x はどこからきたのですか？

化学
問4
Na2CO3とNaHCO3 の混合溶液は緩衝液の働きを示す。 0.10mol のNa2CO3
に対して,それぞれに種々の物質量の NaHCO を加えて,いくつかの混合物
を作成した。次に,それぞれの混合物を水に溶かして 1.0Lの水溶液とし,水
素イオンのモル濃度(mol/L) を測定した。 その結果, NaHCO3 のモル分率と,
水素イオン濃度(mol/L)の常用対数 10gıo [H+]との関係は,下の図2に示すよ
うになった。
logio[H+]
-9.35+
-10.30-
-11.25-
1
0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0
Na2CO3のモル分率
図2 Na2CO3- NaHCO3 緩衝液のpH

HCO3の電離式 (1) で表され, その電離定数K 22 は式 ( 2 )で表される。
HCO3-H ++ CO3^- ....(1)
x
Kaz=
①2.0×10-10
④5.0 × 10-11
[H+][CO32-1
[HCO3- ]
②5.0 × 10-10
⑤2.0 × 10-11
化学
図2の値から,式 (2) の電離定数Ka2の値 (mol/L) を求めるといくらになるか。
最も近い数値を、次の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, Na2CO3と
NaHCO3 は,水中で完全に電離し,それぞれ CO3とHCO3" になっている
ものとする。 36 mol/L
6
...(2)
2.0×10-11
5.0 × 10-12

二段階までに要する滴下量は等しいことがわかる。 これより先
に求めた12.0mLのうち, 8.00mLが炭酸ナトリウム由来, 4.00mL
が元々含まれていた炭酸水素ナトリウム由来であることがわかる。
bで示した反応式から,炭酸ナトリウムの物質量と,それが第一
中和点までに反応して生じた炭酸水素ナトリウムの物質量は等し
いから、それぞれの中和に要した塩酸の体積比がそのまま求める
物質量の比となる。 よって, Na2CO3 : NaHCO3=2:1
これより, Na2CO3 のモル分率は
≒0.666≒0.67
1
2+1
34 ... ⑥6 35 ･･･① (完答のみ正答とする)
問4 緩衝溶液では, 酸 塩基自身の電離や, 塩の電離で生じたイオ
ンの電離・加水分解は起こらないと見なしてよい。 よって, Na2CO3
のモル分率をxとおけば,
[HCO3-]: [CO3^-]=(1-x): x
とできる。ここで, グラフ上の点, x=0.50, logio [H+] = -10.30
について,
|-10.30=-10-0.30= -10-logi02
と変形することで,[H+]=1/12 ×10-1=5.0×10-" (mol/L)が得
られ,以上を式 (2) に代入すれば,
5.0×10-×0.50
1-0.50
Kaz
=
が得られる。
=5.0×10" (mol/L)
36 ･･･(4)
緩衝液中では,電離,加水分
解の反応とも 生成物が多
量に存在するため平衡が大き
く左に偏っている。そのため
電離や加水分解はほとんど起
こらないと見なしてよい。
緩衝作用に関与する2物質間
の電離平衡の電離定数は,両
者の濃度が等しい時の水素イ
オン濃度に等しい。 また, こ
の時,最も緩衝作用が強くな
る。
- OH +