高１ pHに関する問題

質問

pHに関する問題で頭を悩ませている問題があります。よろしければ、皆さんの知恵を貸して頂けないでしょうか。

問１　pHが4.0の塩酸のイオン濃度は、pHが8.0のアンモニア水の水素イオン濃度の何倍になるか？

問２　0.010mol/lの塩酸を水で1000倍にうすめた水溶液のpHはいくらか？

問３　pHが６の塩酸を水で1000倍に薄めるとpHはいくらになるか。整数値で答えよ。

自分なりに考えてみた答えですが、問１が10^2倍。問２がpH=5。となったのですが、問３はよく分かりません。自分の出した答えが間違っているかもしれないので、お時間が有れば助言お願いします。

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

問1
「塩酸のイオン濃度」というのがあいまいですが，これが [H+]+[Cl-] という意味であれば塩酸側は 10^-4 + 10^-4 = 2×10^-4 mol/L ということになります．ここでは[OH-] を無視し，その結果 [H+]=[Cl-] とみなせるとしています．
同じことをアンモニア水で考えると，ここで存在するイオンは H+，OH-，NH4+ で，pH=8 より [H+]=10^-8 mol/L，水のイオン積より[OH-]=10^-6 mol/L となります．さらに電気的中性条件から [H+]+[NH4+]=[OH-] なので，[H+]<<[NH4+] となるため，[NH4+] = 10^-8 mol/L となり，全イオン濃度は 2×10^-8 mol/L となります．
以上から，HCl は10^4 倍のイオン濃度となります．

問2，問3
問2の場合は近似的にはそれでいいでしょう．
厳密には水のイオン積と電気的中性条件を組み合わせて計算する必要があります．それが問3．
pH6 の塩酸は [H+]=10^-6 mol/L．水のイオン積から [OH-]=10^-8 mol/L．
電気的中性条件から [H+]=[Cl-]+[OH-] なので，[Cl-]=0.99×10^-6mol/L．
これを1000倍に薄めると単純に計算できるのは [Cl-] だけで，[Cl-]=0.99×10^-9 mol/L．
あらためて，電気的中性条件と水のイオン積の式を考え，[Cl-] にこの値を代入すると，連立方程式が解け，[H+] が求められます．
しかし，w-place 氏のご指摘通り，これを整数で答えるというのであれば，このような計算以前に，そもそもとても薄い塩酸であり，それをさらに1000倍に薄めるのだから塩酸の意味はほとんど消え，pH7になる，で十分と言うことになります．
ですが，こういう問題こそちゃんと計算することに大きな意味があるので，これを感覚ですまそうというこの問題は，個人的にはろくなものではないと思います :-P

お礼

詳しい解答ありがとうございます。電気的中性条件とか水のイオン積……仰る通り現在の知識の範囲外です。

回答No.3

c80s3xxx

ああ，高1化学ですか．
では問題についてのコメントは撤回します．
また No.2 の議論の電気的中性条件とか水のイオン積とかは高1化学の範囲外かもしれません．

回答No.1

noname#62864

問１
pHの定義より、pHが8.0の時の[H+]=10^-8 mol/lです。
塩酸は強酸なので、pHが4.0の塩酸では、[H+]=[Cl-]=10^-4 mol/lです。
塩酸のイオン濃度というのが、[Cl-]を意味するのであれば、答えが違うようですね。

問２
正解だと思います。

問３
これを整数値で答えよというのは無理な注文のような気もしますが・・・
極めて薄い塩酸を1000倍に希釈するわけですから、極めて中性に近い酸性になると思います。
具体的には、pHが6と7の間にくるはずですが、希釈率を考えれば、7に近くなると思います。
したがって、整数値でといわれれば7になると思います。

お礼

即答ありがとうございます。解き方等自分では分らないところを説明していただき感謝しています。
問１は塩酸の水素イオン濃度の誤りでした。