で、 の塩酸 に、 の水酸化ナトリウム水溶液 を加えてよく混ぜた。塩化水素と水酸化ナトリウムは水中で完全に電離し、混合後の水溶液の体積は混合前の体積の和に等しいものとする。
混合後の水溶液の pH を求めよ。
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
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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。
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。
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。
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)
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
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
が余ったときは で直し、 を計算する
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
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。
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:
余った物質量を、もとの酸の体積だけで割ってしまう誤り。 で を求めてしまうが、正しくは混合後の体積 L で割って mol/L。
濃度どうしを引き算してしまう誤り。 だから中性としてしまうが、正しくは物質量 mol と mol を比べるので が mol 余り、酸性。
が余ったときに から直接 pH を出してしまう誤り。 mol/L で pH を 2 としてしまうが、正しくは mol/L に直して pH は 12。
2 価の酸・塩基で価数をかけ忘れる誤り。0.050 mol/L の 20 mL の を mol としてしまうが、正しくは mol。
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。
で、濃度 の希硫酸 に、濃度 の水酸化ナトリウム水溶液 を加えてよく混ぜた。さらに純水を加えて、全体の体積を正確に にした。この水溶液の pH を小数第 位まで求めよ。
ただし、 における水のイオン積を 、 とし、硫酸は 段階とも完全に電離し、水酸化ナトリウムも完全に電離するものとする。また、水の電離によって生じる は無視できるものとする。
で、濃度 の塩酸 と、濃度 の水酸化バリウム 水溶液 を混合した。混合後の水溶液の pH を小数第 1 位まで求めよ。ただし、塩化水素と水酸化バリウムは水溶液中で完全に電離し、混合後の水溶液の体積は混合前の 2 つの水溶液の体積の和に等しいものとする。必要なら を用いよ。
で、pH が の塩酸と、pH が の水酸化ナトリウム水溶液がある。この 2 つの水溶液を混合して、合計の体積がちょうど で pH が の水溶液をつくりたい。混合する塩酸の体積は何 にすればよいか。有効数字 桁で答えよ。
ただし、 における水のイオン積を とし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中で完全に電離するものとする。また、混合後の水溶液の体積は、混合前の 2 つの水溶液の体積の和に等しく、水の電離によって生じる は無視できるものとする。
で、濃度 の希硫酸 に、濃度 の水酸化ナトリウム水溶液を 加えたところ、混合後の水溶液の pH は になった。 の値を有効数字 2 桁で求めよ。ただし、 における水のイオン積を とし、硫酸は水溶液中で完全に 2 段階電離し、水酸化ナトリウムは完全に電離するものとする。また、混合後の水溶液の体積は混合前の 2 つの水溶液の体積の和に等しいものとする。