【急ぎです】pHが求まりません!!

質問

この問題が解けません。誰か解ける方いらっしゃいましたら、お願いします!!

【問題】
1×10の-2乗mol/L炭酸(A液)、2×10の-２乗mol/L炭酸ナトリウム溶液(B液)がある。炭酸のpKa1=6.34、pKa2=10.36とする。

(1).A液100mLにB液200mLを加えた混合液のpHは？

(2).A液300mLにB液100mLを加えた混合液のpHは？

の２問です。

反応式とそれぞれの液の液性がよく分からないので、途中で行き詰ってしまいました。
これは緩衝液なのでしょうか？

誰か教えてください!!明日の朝までに答えが知りたいです(>_<。)

回答No.2

Freeuser · ベストアンサー

はい緩衝液です。
二段階は一見面倒ですが。
(1)
両者を混ぜた直後、
炭酸1*10^-3 炭酸ナトリウム4*10^-3
一部反応して、
H2CO3 + Na2CO3 → 2NaHCO3, 結果、
H2CO3・・・0　NaHCO3・・・2*10^-3 Na2CO3・・・3*10^-3
ですね。
これらの塩は水溶液中で電離しています。
NaHCO3 → Na+ ＋ HCO3-
Na2CO3 → 2Na+ ＋ CO32-

CO32-が残っているので、
CO32- ＋ H20 ←→ HCO3- ＋ OH-　（いわゆる塩の加水分解）
がおこります。これの起こる量はごくわずかなので、
計算の簡略化のため、CO32-やHCO3-の濃度は「変化しない」とすることができます。
上の加水分解の平衡定数は、
[HCO3-]*[OH-]/[CO32-]＝Kw/Ka2
（ただし、当然Ka2＝[CO32-]*[H+]/[HCO3-]）
したがって、OH-の濃度は
[OH-]＝([CO32-]/[HCO3-]) * (Kw/Ka2)
のように、二つのイオン(あるいは塩)の比を使ってかけるんですね。

(2)計算ミスですか？
両液を混ぜた直後、
炭酸3*10^-3 炭酸ナトリウム2*10^-3
一部反応して、
H2CO3・・・1*10^-3　NaHCO3・・・4*10^-3 Na2CO3・・・0
ですね。
この場合はH2CO3とHCO3-のあいだのお話になります。CO32-は無視です。
HCO3- ＋ H20 ←→ H2CO3 ＋ OH-
したがって、先ほどと違うのはKa2ではなく、Ka1を使うという点です。あとはほとんど一緒です。
Ka1＝[HCO3-]*[H+]/[H2CO3]＝10^-6.34をつかえばいいんですね。

最終的に、やっぱり二つのイオンの濃度比を使って答えを出すことになります。比ですから、この問題ではわざわざ濃度を求めずとも、物質量(mol)の比で十分であることにも気づいてください。

長く、わかりづらくなりましたが、がんばってください。

お礼

詳しく書いてくださってありがとうございます!!

pHを求めるのに
pH=７＋(pKa2＋logCb)/２
のような式を使うと学校で習い、試験で電卓を使えないので濃度を求めて答えを出しているのだと思います。

緩衝液のときは、
pH=pKa＋logCb/Ca
の式を使うのですが、(1)も(2)も緩衝液と考えて、(1)ならpKa2、(2)ならpKa1をこの式に用いて求めればいいのでしょうか？

ちなみに、(2)は単なる計算ミスでした(^_^;)

回答No.1

nigamushikun

貴方が具体的にどこまでどのように考えて、どこで分からなくなったのかを詳細に説明したほうが皆さん答えやすいと思いますよ。

今の貴方の質問の仕方では、まるでレポートの回答を求めているように見えてしまいますよ。

補足

そうですよね、すみません。
投稿してから、途中までのところも書いたほうがいいかなと思いました…。

(1)、(2)ともに、A液とB液のmolを求めることはできました。
(1)A液：1×10の-3乗
　 B液：4×10の-3乗
(2)A液：1×10の-3乗
B液：2×10の-3乗

そして、ここで化学反応式を書きました。
Ｈ2ＣＯ3＋Ｎａ2ＣＯ3→２ＮａＨＣＯ3
(半角数字は下付数字です)
反応式はいまいち自信がありません…

そして、さらなる問題点はここからで、上の反応式を使い、何が何mol生じ、何が何mol残ったかを求めるのですが、反応式に自信がないため求まりません。

一応、この式があってると仮定し解いたのですが、(1)では、ＮａＨＣＯ3が2×10の-3乗生じ、Ｎａ2ＣＯ3が3×10の-3乗残ったと分かり、そこからpHを求めました。ちなみに出た値はpH=9.17です。

(2)では、ＮａＨＣＯ3が2×10の-3乗生じ、Ｎａ2ＣＯ3が1×10の-3乗残りました。しかし、塩基性のＮａ2ＣＯ3よりＮａＨＣＯ3の方が多いので、どうしていいのか分からなくなりました。

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