Question

おにぎり

⑴のイ、オ、キがよくわかりません。

125. 〈緩衝溶液とpH>
(改)
次の(1)~(3)の問いに答えよ。 ただし, 酢酸の電離定数Ka は 2.0×10mol/L, アンモ
ニアの電離定数 Kb は 1.81×10mol/L, 水のイオン積Kw は 1.0×10-14 (mol/L)? とす
る。 -10g10Kb=4.74 として計算せよ。 10g102=0.30, 10g103=0.48
(1) 濃度 0.20mol/Lの酢酸水溶液100mLと, 0.10mol/L 水酸化ナトリウム水溶液
100mLを混合し, 水溶液Aを作った。 水溶液A中には [CH3COOH] [ァ mol/L,
[CH3COO] が mol/L 存在する。 従ってこの水溶液の水素イオン濃度 [H+] は
ゥ mol/Lとなり,pHはエである。
水溶液Aを純水で10倍に薄めたとき pHはオとなる。
次に, 水溶液A100mLに1.0mol/L 塩酸を1.0mL 加えると [CH3COOH] が
mol/L, [CH3COO-] がキ mol/Lとなり, 水素イオン濃度 [H+] はク
mol/L, pHはケとなる。
一方,純水100mLに1.0mol/L塩酸を1.0mL加えると, この水溶液のpHは
メコとなる。
このように,水溶液Aに塩酸を加えたときのほうがpHの変化は小さい。
ア~ウカク の数値を有効数字2桁で,またエオケ および
コ の数値を小数第1位まで求めよ。
〔14 札幌医大 〕
記 (2) (1) の水溶液Aに少量の酸あるいは塩基を加えてもpHはあまり変化しない。この理
由をイオン反応式などを用いて説明せよ。
[16 静岡大 改]
(3)はじめに, 1.10mol/Lのアンモニア水を200mLとり 蒸留水で希釈して100mL
とした。この希アンモニア水中の水酸化物イオン濃度は約 Amol/L である。こ
の希アンモニア水を20.0mLとり,これに0.100mol/Lの塩酸 22.0mL を加えたと
ころ, pH約B の緩衝溶液が得られた。
[A]と[B]に当てはまる数値を次の選択肢から選べ
A: (ア) 2.0×10 -6 (イ) 4.0×10 -6 (ウ) 3.0×10 -4 (エ) 2.0×10-3 (オ) 4.0×10 -3
B: (ア) 4.3 (イ) 4.7 (ウ) 9.3 (エ) 9.7 (オ) 10.0
〔早稲田大〕

Kw
よって, [H]=[OHT=1.0×10-5=1.0×10-"(mol/L)
pH=11
125(1) (ア) 5.0×10-2 (イ) 5.0×10 2 (ウ) 2.0×10 -5 (エ) 4.7
(オ) 4.7 (カ) 5.9×10-2 (キ) 4.0×10-2 (ク) 3.0×10-5
(ケ) 4.5
2.0
( 2 ) 溶液中にはCH3COOH と CH3COO が存在し,酸を加
CH3COOH の反応が
CH3COOH +OH→ CH3COO + H2O の反応が起
こり
(3) (A)
えたときは, CH3COO + H+
起こり, 塩基を加えたときは,
や塩基のOHの増加が緩和されるから。
酸のH+
解説 (1) (ア) NaOHと中和した直後の酢酸の濃度を ca とおく。
Ca = 10.20x
100
1000
100
1000
-0.10x-
-=5.0×10-2 (mol/L)
1000 200
(B) ウ
※①
CH3COONaの物質量は加え
酸
NaOH の物質量と等しい。
(イ) 中和した直後の塩CH3COONa (つまり CH3COO-) の濃度を cs
※①
とおく。
Cs = 0.10x
100 1000 -=5.0×10-2(mol/L)
1000 200
なお, 弱酸とその塩が共存する溶液は緩衝溶液(緩衝液) となる。
*24
塩基
↓中和
比を表す
塩
4*2
CH3COOH を HA,
CH3COO を A で表す。
HA ← H+ + A-
8-
Cs
+8 +8
(ウ) Ka=
[CH3COOH]
このとき, [CH3COOH] =ca, [CH3COO-] =cs と近似できる。
[CH3COO-] [H+]_Cs × [H+]
より
初め
Ca
Ca
平衡時 Ca
近似
8
近似
[H+]=Ca•Ka
Cs
5.0×10-2
5.0×10-2
zx2.0×10=2.0×10 (mol/L)
(H) pH=-10g10[H+]=-10g10 (2.0×10-5)=5-10g102=4.7
③
(オ)10倍に薄めても Ca と cs の比は変わらないから, pHは 4.7 のまま。
(カ) 5.0×1
0×10-2x- +1.0x-
1.0
1000.
1000
100+1.0
-=5.94×10-2
≒5.9×10-2 (mol/L)
100
1000
(4) (5.0×10-2× 100
-1.0x-
1000
1.0
1000
1000
100+1.0
-= 3.96×10-2
5.94×10-2
≒4.0×10 (mol/L)
(ク)[+]=C.Ka=
Cs 3.96×10-×2.0×10=3.0×10-(mol/L)
(ケ)pH=-10g10 [H+]=-logio (3.0×10-5)=5-10g103=4.52≒4.5
(コ) [H+] = 1.0×
1.0 1000
1000 100+1.0
⑤
-=9.90×10≒1×10-2(mol/L)
pH=2.0
(3)希アンモニア水の濃度は 1.10×
20.0
100
= 0.220 (mol/L)
δは弱酸の電離における変化
量 ca (→ 【120】 参照) よりも
小さい微小変化 (ルシャトリ
エの原理より)。
③
10倍に薄めたときもCaとC
の濃度は近似できるとしてい
る。厳密には近似できるかど
うかの確認が必要になる。
④
加えた HCI の分だけ,
CH3COOH 増 CH3COO
となる。
酸
塩
(A) 酢酸の電離 (【120】 参照)と同様に考えると, アンモニアの電離に
⑤
問題文に 10g109.9=0.996
が与えられていたら,
pH=-10g10 (9.9×10^)
=3-0.996=2.004
よる [OH-] は濃度c,電離定数 K= [NH+][OH-]
[NH3]
を用いて
と求まるが,その値はないの
で近似的に解く。
72 化学重要問題集