Question

おにぎり

3枚目のまるで囲んだ式の作り方が分かりません

II 次の文を読み、
炭酸水素ナトリウム NaHCO, plを求めてみたい。しかし、 NaHCO3
水溶液では NaHCO の電によって生じたイオンHCO」が、式 ③ およ
び式④で示される電の状態にあり、pHを簡単に求めることはできない。
HCO, HOH,CO, + OH
HCO," . CO + H
そこで、以下のように考えてみることにする。
まずはこの水溶液において, Na*の物質量と、 H&CO2 HCO CO中のC
原子の物質量の総和が等しいことから、次の5 が成り立つ。
[Na*]=[HCO]+[HCO]+[CO]
次に、電解液は全体として電気的に中性だから、次の式 ⑥が成り立つ。
[Na*]+[H*]=[OH']+
え
[HCO3]+
式 ⑤ および式 ⑥より、次の式が得られる。
[H2CO3]+[H*]=[OH']+[CO]
お
H2CO の電離定数をK1, HCO の電離定数を K2 とすると,
[CO2]
6
[HCO3] [H]
K₁=
K2=
[CO,*][H*]
[H2CO3]
で表されるから [H2CO3] および
[HCO3]
[CO」'-] はそれぞれ次の式 ⑧ 式 ⑨ で表される。
[HCO3-] [H+]
[H2CO3]=
K1
K2 [HCO3]
[CO3'-] =
[H+]
また、水のイオン積より, [OH] は次の式⑩ で表される。
Kw
[OH-]=-
[H+]
-63-

か
き
[HCO3 ],+
式 ⑦に, 式 8, 9, 10 を代入して整理すると, [H+] は, [HCO3-], K1, K2,
Kw を用いて次のように表される。
[H+]=
[HCO3-])
+
か
問4 空欄
え
お
に適する数をそれぞれ記せ。 ただし、1の場合もと
記せ。
問5 空欄
か
~
には Ki, K2, Kwのいずれかが入る。
か
~
に適するものをそれぞれ記せ。
問6 0.20mol/Lの炭酸水素ナトリウム水溶液のpHはいくらか。 四捨五入により小
数第1位まで記せ。ただし、この水溶液において式 ③ および式 ④ で反応する
HCO3の量はわずかであり, [HCO3]≒0.20mol/Lとしてよい。 また,
Ki = 5.0×10-7 mol/L, K2=5.0×10 -11mol/L とする。

[Na+] + [H+] = [OH]+[HCO3^]+2[CO32-]
CO32 中のC原子の物質量の総和が等しい。 したがって、次の式
⑤が成り立つ。
[Na+] = [H2CO3]+[HCO3^]+[CO32-]
次に,電解液は全体として電気的に中性だから, 次の式 ⑥が成
り立つ。
5
[整理
電気的中性条件
⑤ ⑥ より [N] を消去すると、次の式 ⑦が得られる。
[H2CO3] + [H+]=[OH]+[CO32-]
... 7
6
電解液は全体として電気的に中性だから
「次の関係が成り立つ。
(陽イオンの価数×モル濃度)の総和
H2CO3の電離定数を Ki, HCO の電離定数をKz とすると,
=(陰イオンの価数×モル濃度)の総和
[HCO3-] [H+]
K₁=
[H2CO3]
K2=
[CO2][H+]
[HCO3-]
で表されるから
[H2CO3] および [CO2-] は次の式 ⑧ 式 ⑨ で表される。
[H2CO3] =
[HCO3] [+]
K1
8
[CO32-]= K2 [HCO3]
[H+]
⑨
また、水のイオン積より, [OH] は次の式 ⑩で表される。
Kw
[OH]=
... 10
[H+]
式 ⑦に, 式 ⑧ ⑨ ⑩ を代入すると,
[HCO3-][+]
Ki +[H+]=- Kw K2 [HCO3]
[H+]
[H+]
[HCO3-] +K1
Kw+K2[HCO3]
-x [H+]=
K1
[H+]
[H+]2=(Kw+K2 [HCO3-])x-
K1
[HCO3]+Ki
Ki (Kw+K2 [HCO3-])
[H+]=,
問6
「思考力・判断力
[HCO3] +K1
問5で求めた式に,与えられた数値を入れて計算すればよいが,
[HCO3] ≒0.20mol/L, Ki=5.0×10mol/L,
K2=5.0×10-11mol/L, Kw=1.0×10-14 (mol/L) だから、次の近
似が成り立つ。
[HCO3-]+Ki≒ [HCO3-]
Kw+K2 [HCO3] ≒K2 [HCO3-]
したがって,
Ki (Kw+K2[HCO3'])
K1XK2 [HCO3]
[H+]=
[HCO3] +K1
=√KK2
[HCO3 ]
A
=√5.0×107mol/Lx5.0×10mol/L
=5.0×10mol/L=2.0×10mol/L
pH=-10g10(2.0-1×10-8)
=8+10g102.0=8.30≒8.3

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

フルーツ

数字を代入してみると片方がやたら小さい。だから近似してるだけですよ。

おにぎり

ありがとうございます！