Question

ひー

132の問題です。
問の4の解き方が理解できません。
水素イオンは完全に反応するということですか？

82
A
第 132問 緩衝液のpH
水に強酸や強塩基を少量加えるだけで,pHは大きく変化する。例えば,25℃の純粋な
水のpHは 7.0 であるが,1.0Lの水に 1.0mol/Lの塩酸 1.0mL を加えるとpHは3.0と
なる。また,1.0L の水に 1.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液10mLを加えるとpHは
(ア)となる。
一方,弱酸とその塩の混合水溶液,あるいは弱塩基とその塩の混合水溶液は,その中に
酸または塩基が少量混入しても,pHの値がほぼ一定に保たれる作用 (緩衝作用)がある。
そのような水溶液を緩衝液とよび、一定に保ちたいpHの値に応じて (1) さまざまな緩衝液
を用いることができるが,ここでは酢酸と酢酸ナトリウムからなる緩衝液のはたらきにつ
いて考えてみる。
加水分
トリウム
04000 HỌ
平定数を
なすことができる
物です。
=(a)... ②
右辺の分
のイオンK を用
酢酸は水溶液中で,式 (1) の電離平衡にあり,その電離定数Kは式 (2) で表される。酢
酸は弱酸であり,K は 2.0 × 10 - 5 mol/Lと小さい。
CH3COOH CH3COO+H+
[CH3COO-] [H+]
Ka=
[CH3COOH]
(!!)
......(1)
10
……………
(2)
式 (1) の電離平衡および式 (2) は酢酸水溶液に酢酸ナトリウムを加えた混合水溶液でも
成り立つ。 濃度 0.20mol/Lの酢酸水溶液100mLと, 0.10mol/Lの酢酸ナトリウム水
溶液100mLを混合した水溶液を作った。 この混合水溶液中では,酢酸ナトリウムはほぼ
完全に電離し,酢酸はほとんど電離していないと考えてよい。 この混合水溶液に酸を加え
ると式 (3) の反応が進み, 加えた酸が酢酸イオンによって消費される。 逆に, 塩基を加え
ると式(4) の反応が進み, 加えた塩基が酢酸によって消費される。
CH3COO + H+
CH3COOH
CH3COOH + OH→ CH3COO + H2O
....... (3)
.......(4)
加えた酸および塩基の量に比べて,溶液中にあらかじめ存在する酢酸イオンおよび酢酸
[CH3COO¯]
[CH3COOH]
の量が十分多い場合には
として機能する。
4=(b)
..
1. Cmol/Lの酢酸ナ
して平衡に達したと
0001は(c)mc
ml/Lと近似できる。
うに表すことができる。
Ky=(d)...
とりは共にKを表
[OH] なので、
一の変化、つまりpHの変化が小さくなるので緩衝液
れいて次のように表す
神の空(a)
20.070mol/L
L). K.-10
まで求めよ。
* 問1 (ア)にあてはまる値を小数第1位まで示せ。 ただし,水酸化ナトリウム水溶液
を加えたときの溶液の体積変化は無視してよい。
問2 下線部(i) について,次の(a)~(d)に示す2成分を1:1の物質量の比で含む混合
水溶液のうち,緩衝液に分類できるものはどれか、全て選んで記号で答えよ。
(a) NH4CI/HCI (b) NazHPO4/NaH2PO4
(d) KCI/KOH
(c)NaHCO3/H2CO3
問3 下線部 (ii) の水溶液のpHを小数第1位まで求めよ。 ただし, log2
= 0.48 とする。
= 0.30, log3

電離平衡と溶解平衡
問4 下線部 (ii) の水溶液に, 1.0mol/Lの塩酸 5.0mL, あるいは 1.0mol/Lの水酸化
ナトリウム水溶液 5.0mL を加えたときのpHをそれぞれ小数第1位まで求めよ。
第13問 塩の加水分解
100
Cmol/Lの酢酸ナトリウム水溶液の水素イオン濃度を求めたい。本当
(北海道大)
酢酸ナトリウム水溶液では,酢酸イオンは加水分解して次のような平衡状態になってい
る。
CH3COO + H2O CH3COOH + OH- ①
中
この平衡の平衡定数をKとする。 この時,水溶液中の水の濃度[H2O]は十分大きく,
定数と見なすことができるので,K, = K [H2O] とおくことができる。 K を①式の反応
物と生成物の濃度で表すと,
Kh= (a) ...②
となる。 ②式の右辺の分母と分子に [H+] をかけて整理すると, K, は酢酸の電離定数
K。 と水のイオン積K" を用いて次のように表すことができる。
Kh=(b)
..③
=
一方,Cmol/Lの酢酸ナトリウムが電離して生成した酢酸イオンのうち, zmol/Lが加
[OH] =mol/Lとなる。 この時
水分解して平衡に達したとすると, [CH3COOH]
の[CH3COO-]は(c) mol/Lで表されるが,Cがæに対して十分大きいので[CHCOO-]
=Cmol/Lと近似できる。従って、 ②式にこれらを代入するとKはCとを用いて次の
ように表すことができる。
K= (d) ...④
(1)
③式と④式は共に K, を表しているので, ③式= ④式として,これを変形すると,
x=
T =√(e)...⑤
[OH] なので,Kw を表す式に⑤式を代入して変形すると,[H+] を C,Ko Ko
を用いて次のように表すことができる。
[H+]
= √(f)...⑥
問1 文中の空欄 (a) ~ (f) にあてはまる適切な式を書け。
問2
(mol/L), Kw
= 2.8×10
0.070mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液のpHを求めよ。 なお, Ka =
まで求めよ。
=
-5
1.0×10-14 (mol/L), log2 = 0.30 とし,答えは小数点以下第1位
- (京都府立大)

C. (CHA
(第132
問1 11.0
2 (b), (c)
問3 4.4
問4 塩酸を加えたとき 4.0
水酸化ナトリウムを加えたとき 4.7
「解説」
1.0
問1 [OH^] = 1.0mol/L
1
×
・Lx
(mol) CH3COO
1000
1.0L
反応前
OH の mol
= 1.0 × 103mol/L
含まれる場合
molと
Kw
[H+]
=
[OH-]
pH = 11.0
= 1.0 × 10mol/L
100
変化量 0.005
反応後 0.005
+ H+→
0.010 0.005
0.005
CH3COOH
0.020
+0.005
0.025
混合後CC=5:1
10
問2H+, OHを加えて反応するものを選
ぶ。 (b)はH2PO4が酸, HPO4が塩基とな
り反応する。(c) は H2CO3 が酸, HCO3-
が塩基となり,反応する。
全部反応?
1
L
問3 酢酸と酢酸ナトリウムの混合溶液は緩
衝液であり,混合溶液中の酢酸濃度を Ca
(mol/L), 酢酸ナトリウム濃度をC (mol/L)
として [H+] を求める。酢酸
0.20mol/L 100mLと酢酸ナトリウム
0.10mol/L 100mL を混合すると,Ca: Cs
= 2:1 となる。 Tom
+ CI
20
2
1
C's
[H+] = Ka x
Ca
= 2.0 x 10-5 ×
= 4.0 × 10mol/L
pH = -log (4.0 × 10 ) = 5-2 × log2
[H+] = Ka x Ca
C'S
5
-5
= 2.0 x 10 x
111000 HO
= 1.0 × 10mol/L
pH = - log (1.0 × 10^) = 4.0
水酸化ナトリウムを加えたとき: 混合溶液に
水酸化ナトリウムを加えると, 溶液中の
CH3COOH が OHと反応する。
加えたOHの物質量
5.0HO
1.0mol/L × -L = 0.005mol
1000
(mol) CH3COOH + OH CH3COO-
反応前 0.020
0.005
0.010
変化量
0.005
-0.005
+0.005
反応後
0.015
0
0.015
混合後 C: C,=1:1
えると、
= 4.40
問4 塩酸を加えたとき:混合溶液に塩酸を
[H+] = Ka x
S
+H₂OD
の水素イオン
ンや弱塩基から
てもとの
加水分薯という。
+ HO+
加えると,溶液中の CH3COOH+と反応
する。
反応前の CH3COOH の物質量
0.20mol/Lx
100
1000
L = 0.020mol
反応前のCH COOの物質量
0.10mol/Lx
HOM
100
L= 0.010mol
1000
加えたH+の物質量
1.0mol/Lx
5.00 HO
1000
L=0.005mol
0-5
= 2.0 x 10 x
= 2.0 × 10mol/L
pH = -log (2.0 × 10~) = 5-log2
QU*x* = 4.70
※問4のように緩衝液に少量の酸や塩基を加
えてもpHはほとんど変化しない。 このよ
うな働きは緩衝作用とよばれる。
101

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

あき

完全に反応します
化学反応式の係数から酢酸イオンと水素イオンは1:1で反応します
なので少ない方の0.005molに合わせているので水素イオンは完全に反応し、酢酸イオンは少しだけ残っています