化学平衡の問題
で、 のアンモニア水 に純水を加えて全体を にした。この水溶液の pH を小数第 1 位まで求めよ。
ただし、 におけるアンモニアの電離定数を 、水のイオン積を とし、 とする。アンモニアの電離度は に比べて十分小さいものとし、水の電離による は無視する。
この問題で使うもの
- 弱酸・弱塩基の電離平衡と pH(説明と入口の問題)
- 強酸・強塩基の水素イオン濃度と水のイオン積(説明と入口の問題)
- pH の計算(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(26 技能)
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ヒント
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ヒント 1
まず、薄めたあとのアンモニアの濃度を求めます。次に電離度を として、平衡時の各物質の濃度を表しましょう。
ヒント 2
電離度が十分小さいので と近似でき、 となります。
ヒント 3
なので です。あとは から を求め、 を使って pH を計算しましょう。
答えと解説
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解説を読む
濃度
を に薄めたので、アンモニアの濃度は
電離平衡
アンモニアは水溶液中で、その一部が水と反応して次のように電離し、平衡に達する。
⇄
電離度を とすると、平衡時の濃度は 、 である。電離定数は
は に比べて十分小さいので と近似できて 、よって
(このとき で、 に比べて十分小さく、近似は妥当である。)
pH
より
よって、小数第 1 位まで求めると pH は である。
別解
希釈後のアンモニアの濃度は 。
電離度 は 1 に比べて十分小さいので より 。
。
。
。
検算: 、 で一致する。また で一致する。