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23_80 化学基礎:物質の変化 / 化学基礎:水素イオンとpH

化学基礎 酢酸のpHの求め方・計算問題

著者名: 藤山不二雄
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酢酸のpHの求める計算問題

0.5mol/lの酢酸5mlのpHを求めなさい(ただし、電離度は0.02とする)

このような問題があったとしましょう。
この問題でネックになってくるのは電離度です。

電離度

「電離度??」という方のためにおさらいをしますと、電離度とは溶けた電解質のうち、どれだけが電離したのかを表し

電離した電解質の物質量÷溶解した電解質の物質量

で求めることができます。強酸や強塩基などはこれがほぼ1であるのに対し、弱酸や酢塩基の電離度は0に近い値をとります。
この電離度が1に近ければ近いほど、強酸・強塩基といえます。

つまり今回の酢酸は、電離度が0.02ですので、酢酸は弱酸であることがわかりますね。

pHの求め方

pHを求めるには、 水素イオン濃度をまず求めなければなりません。
その求め方は2通りあります。

その1

電離度が与えられていますので、
水素イオン濃度[H+]=酸の価数×酸のモル濃度×酸の電離度 
の計算で水素イオン濃度を求めることができます。酢酸は1価の酸ですので

水素イオン濃度[H+]=1×0.5mol×0.02=0.01=

ここで裏技ですがの乗数の部分、すなわちここでは2がpHの値となります。
ですので、求めるpHは2となります。

その2

続いて少しアドバンスな解き方です。ここで設問の数値を変えましょう
0.1mol/lの酢酸5mlのpHを求めなさい(ただし、電離度は0.016、log2=0.3とする)


実はpHを求める公式が存在します。それが以下のものです。
…① 
※[H+]は水素イオン濃度のことを指します。

何はともあれ、pHを求める問題は必ず水素イオン濃度を求めなければなりませんので、まずは水素イオン濃度を求めましょう。

与えられた酢酸は0.1mol/l、電離度が0.016なので、この酢酸の水素イオン濃度は
1×0.1×0.016=0.0016= となります。

①の公式から
ここまでくればあとはlogの式を解くだけです。
pH=2.8となります。

この公式はどのようなときに使うかというと
水素イオン濃度がとならないような時です。というように水素イオン濃度がまとめることができると、nの値をそのままpHとすることができます

しかし、という水素イオン濃度になったらどうでしょう。n=pHとすることができなくなります。
このような場合には必ず予めlog3やlog5の値が与えられていますので、logの式を解くことは可能になります。

まとめ

以上のことから、水素イオン濃度がのように簡単に解くことができそうであればその1の解法を、それ以外の場合はその2の解法を用いることが望ましいでしょう。
また、 設問にlogがでてきたらlogを使わないと解けないということの裏返しでもあるので、設問もしっかりと読むようにしましょう。

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・化学基礎 酢酸のpHの求め方・計算問題

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『化学Ⅰ ニューグローバル』 東京書籍

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