質問: 分析化学の問題です。 3と4が分からないので教えていただけると嬉しいです。
回答: 比較的難しい 3 だけを解く。 溶液中の全ての化学種の活量係数を1トする。 pK2ーpK1>4.0 が成立するから、 中和反応は2段階に進行すると見做せる。 H2B + OH^- → HB^- + H2O HB^- + OH^- → B^2- + H2O (1) pK2ーpK1>4.0 から第二電離は無視出来る。 初濃度:[H2B]=0.10 (M) pH=2.7 から [H^+]=[HB^-]=10^(-2.7) が生じた。 K1=[H^+][HB^-]/[H2B] =10^(-2.7*2)/{0.10ー10^(-2.7)} =4.06*10^(-5) pK1=4.4 (2) これは NaHB が生じる第一当量点。 pK1=4.4、pK2ーpK1>4.0 から pK2>8.4。 pH=6.5 は酸性だから Ka=K2>Kb=Kw/K1=10^(-9.6) が成り立つ。 従って 10^(-9.6)<K2<10^(-8.4)、8.4<pK2<9.6。 また K2/K1=Kd トすれば 10^(-5.2)<Kd<10^(-4) 10^(-5.2)<Kd<10^(-4) から 10^(-5.2)<Kd 10^(-9.6)<Ka=K2<10^(-8.4) から Ka<10^(-8.4) 比:Kd/Ka>10^3.2>>1 より Kd>>Ka ト云える。 ところで HB^- に就いて起こり得る反応は次の3種。 酸:HB^- ⇔ H^+ + B^2- :Ka=K2 塩基:HB^- + H2O ⇔ OH^- + H2B :Kb=Kw/K1=10^(-9.6) 不均化:2HB^- ⇔ H2B + B^2- :Kd=K2/K1 Kd>>Ka>Kb が分かっているから 不均化 のみを考慮すれば、 [H2B]≒[B^2-] ト近似出来る。すると、 K1*K2=([H^+][HB^-]/[H2B])*([H^+][B^2-]/HB^-]) =[H^+]^2*([B^2-]/[H2B]) ≒[H^+]^2*1 [H^+]≒√(K1K2) pH≒(1/2)*(pK1+pK2)=(1/2)*(4.4+pK2)=6.5 pK2≒8.6、(8.4<pK2<9.6 を満たす) (3) 中和直後の各濃度は、 [H2B]=0 [HB^-]=0.10*(100ー40)/240=1/40 [B^2-]=0.10*40/240=1/60 (中和直後の各濃度)≒(平衡状態に於ける濃度) ト見做せば、 pH=pK2+log([B^2-]/[HB^-]) ≒8.6+log(40/60) =8.4