技能一覧 › 高校化学 酸と塩基

中和後の混合溶液の pH

強酸と強塩基を混ぜたとき、余った または の物質量と混合後の体積から pH を求め、目的の pH にする体積を求められる

前提

この技能までの道筋(23 技能)
算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端(太枠)がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 原子・分子と化学式 (中学理科 化学分野の用語と知識)
  2. イオンと電離・電解質 (中学理科 化学分野の用語と知識)
  3. 酸・アルカリと中和・指示薬 (中学理科 化学分野の用語と知識)
  4. 酸・塩基の価数と強弱 (高校化学 酸と塩基)
  5. 原子量・分子量・式量 (高校化学 物質量と化学反応式)
  6. 物質量と質量・粒子の数 (高校化学 物質量と化学反応式)
  7. モル濃度 (高校化学 物質量と化学反応式)
  8. 強酸・強塩基の水素イオン濃度と水のイオン積 (高校化学 酸と塩基)
  9. 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
  10. 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
  11. 正負の数の加法・減法 (中学数学 数と式)
  12. 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
  13. 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
  14. 正負の数の乗除・累乗と四則混合 (中学数学 数と式)
  15. 約数の見つけ方 (算数 整数の性質)
  16. 素因数分解と約数の個数 (算数 整数の性質)
  17. 平方根の意味と根号の簡単化 (中学数学 数と式)
  18. 根号の乗除と加減 (中学数学 数と式)
  19. 指数の拡張と指数関数 (数学II 指数関数と対数関数)
  20. 対数の定義と性質 (数学II 指数関数と対数関数)
  21. pH の計算 (高校化学 酸と塩基)
  22. ちょうど中和する体積 (中学理科 化学変化とイオン)
  23. 中和の量的関係 (高校化学 酸と塩基)

説明

強酸の水溶液と強塩基の水溶液を混ぜたとき、ちょうど中和しないで一方が余ることがあります。この技能では、余った または の物質量を求め、混合後の体積で割って濃度にし、混合溶液の pH を求められるようになります。逆に、混合後の pH が決まった値になるように、加える酸や塩基の体積を求めることもできます。

なぜそうしてよいのか

強酸・強塩基は水中で完全に電離しているので、混ぜる前の と の物質量は、それぞれ(価数)×(濃度)×(体積)で求まります。混ぜると の反応が 1 : 1 で起こり、少ないほうがほぼすべてなくなるまで進みます。したがって、多いほうから少ないほうを引いた差が「余った (または )」の物質量です。

pH を決めるのは物質量ではなく濃度です。余ったイオンは、混ぜた後の溶液全体に広がっているので、物質量を「混合後の体積」(2 つの溶液の体積の和)で割って または を求めます。 が余ったときは、水のイオン積 で に直してから を計算します。

逆に目的の pH にしたいときは、pH から余るべき (または )を決め、加える体積を とおいて「(余る物質量)=(濃度)×(混合後の体積)」の式を立てれば、 についての 1 次方程式になります。

手順

  1. 酸の の物質量 =(価数)×(濃度)×(体積)、塩基の の物質量 =(価数)×(濃度)×(体積)を求める(体積は L に直す)

  2. 多いほうから少ないほうを引いて、余った または の物質量を求める

  3. 余った物質量を混合後の体積(2 つの体積の和)で割り、 または を求める

  4. が余ったときは で直し、 を計算する

  5. 目的の pH にする体積を求めるときは、加える体積を とおいて「余る物質量 = 目的の濃度 ×(混合後の体積)」の式を立て、 について解く

例題

25℃ で、0.10 mol/L の塩酸 60 mL に、0.10 mol/L の水酸化ナトリウム水溶液 40 mL を加えた。混合後の水溶液の pH を小数第 1 位まで求めよ。ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水中で完全に電離し、混合後の体積は混ぜた水溶液の体積の和とする。 とする。

例題の解答

手順 1:(1 価)の は mol。(1 価)の は mol。

手順 2: の方が多いので、余った は mol。

手順 3:混合後の体積は mL L なので

手順 4: が余っているので直接計算して

小数第 1 位までで 1.7。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること