質問: 化学の問題 わかる方、下記の問の回答をお願いします。 1)塩酸の電離を表す化学反応式を書きなさい。また、0.250mol/lの塩酸の電離度が0.9998であるとして、この塩酸の平衡定数k,pka,及びphの値を求めなさい。 2)酢酸の電離を表す化学反応式を書きなさい。また、0.250mol/lの酢酸水溶液中では酢酸の電離度が0.0120であるとする。この酢酸水溶液の平衡定数k,pka,及びphの値を求めなさい。
回答: 0.25mol/lのhclが溶液中でどのような形で存在するかといえば、 (1)解離しない状態(hclのまま) (2)解離した状態(塩化物イオン) のどちらかです。そして、(1)と(2)の合計が0.25mol/lになります。電離度が0.9998ということは、 0.25mol/lのうち99.98%が解離した形で存在するということです。したがって、この溶液中の水素イオン濃度は h+]=0.25*0.9998=0.24995 mol/l となります。厳密にいえば、水の電離、つまり h2o ⇔ h+ + oh- を考えねばならないのですが、0.24995mol/lの水素イオンが存在する状況ではこれだけでphは1より小さく(つまりph=1よりも酸性側)なります。よって水の電離は無視できるくらい小さな関与しかありません。よって、 水素イオン濃度は[h+]=0.24995mol/l であり、ーlog[h+がphの値になります。 平衡定数は h+][cl-]/[hcl]で与えられ、 ・・・(あ) [h+]=[cl-]=0.24995 [hcl]=0.25-0.24995=0.00005 なので、これらの数値を(あ)の式に代入すると平衡定数kの値になります。さらにーlogk(常用対数)がpkaの値になります。 酢酸の場合でも基本的な考え方は同じです。 0.25mol/lの酢酸がどういう形で存在するかといえば、 (1)解離していない状態(ch3coohのまま) (2)解離した状態(ch3coo-) です。(2)の濃度は [h+]=[ch3coo-]=0.25*0.0120=0.003 mol/l であり、(1)の濃度は [ch3cooh]=0.25-0.003=0.247 mol/l です。これだけでもph値は3よりも小さい(つまりph=3よりも酸性側)なので、やはり水の電離は無視できます。 よって水素イオン濃度は [h+]=0.003 mol/l であり、ーlog[h+がphの値になります。 平衡定数は k=[h+][ch3coo-]/[ch3cooh] ・・・(い) であたえられるので、(い)の式に上記の値を代入すれば平衡定数の値がでます。さらに-logk(常用対数)がpkaの値になります。