質問: 緩衝液に塩酸を加える問題です 高2です。化学の予習をしています。 (3) 0.10mol/lの酢酸水溶液100mlに酢酸ナトリウムを5.0×10-3mol溶かした溶液の水素イオン濃度はいくらか。ただし,溶液の体積は変化しないものとする。 答え 5.6×10^ー5 mol/l の問題に続き (4) (3)でつくった溶液に1.0mol/lの塩酸を0.10ml加えたときの水素イオン濃度はいくらか。 という問題があります。酢酸の電離定数は与えられています。 答え 5.77×10^ー5 mol/l 解答は、酢酸のモル濃度をc、酢酸イオンのモル濃度をc’として 塩酸の電離による増減を調整し、c/c’×酢酸の電離定数 を使って求めています。 塩酸から出てくる水素イオンは、酢酸イオンが十分あるのですべて反応してしまいます。 よって、3)で求めた水素イオン濃度に100/1000をかけ、水素イオンの物質量と求め、それを体積100.1/1000で割って水素イオン濃度を求めると、答えが一致しません。 初歩的なことがわかってないのかと思いますが、よろしくお願いします。
回答: 酢酸のモル濃度をc、酢酸イオンのモル濃度をc’とするので、体積は1lに換算して考える (3) 酢酸ナトリウムを酢酸水溶液1lに5.0×10^(-3)×1000/100=0.05mol溶かしたことになる 酢酸ナトリウムは完全に電離し、酢酸は殆ど電離しないものとすると、 酢酸イオン濃度は0.05mol/l、酢酸濃度は0.10mol/l よって、0.10/0.05×酢酸の電離定数=5.6×10^(-5)mol/l これから、酢酸の電離定数=2.8×10^(-5)mol/l 逆に、酢酸の電離定数=2.8×10^(-5)mol/lが分かっていれば、 答えは5.6×10^(-5)mol/l (4) (3)の水溶液に1.0mol/lの塩酸を0.10ml加えるということは、 (3)の水溶液1lに塩酸を1.0×0.10×10^(-3)×1000/100=1.0×10^(-3)mol加えることになる (体積変化は無視) この塩酸が完全に電離するものとすると、生じる水素イオンは全て酢酸イオンと反応して酢酸が生じるので、 残りの酢酸イオン濃度は0.05-1.0×10^(-3)=4.9×10^(-2)mol/l また、この反応によって酢酸が1.0×10^(-3)mol生じる(増加する)ので、 酢酸濃度は0.10+1.0×10^(-3)=1.01×10^(-1)mol/l よって、水素イオン濃度は、 1.01×10^(-1)/{4.9×10^(-2)}×2.8×10^(-5)≒5.77×10^(-5)mol/l