酸と塩基のpH

質問

皆さんあけましておめでとうございます。
早速ですが質問させていただきます。

水や塩酸や水酸化ナトリウムなどの純粋な化合物は、モル濃度からpHが理論的に算出できますよね。

ですが、もしこのような化合物が混合してしまったら、pHを求めることってできるのでしょうか？？

例えば0.01mol/lの硫酸10mlに(2×10^-2)mol/lの水酸化ナトリウム5mlを加えた15mlの水溶液のpHはどうなるのでしょう？？

計算過程もふまえた上で教えてくれると助かります。

どうかよろしくお願いします。

回答No.3

kittenandcat · ベストアンサー

まず、0.01mol/lの硫酸10mlのなかに含まれている水素イオンの物質量を求める。ここで硫酸は２価の酸であることに注意すると、水素イオンの物質量は、
２×0.01mol/l×10×10^-3l＝２×10^-4 mol。
同様に、(2×10^-2)mol/lの水酸化ナトリウム5mlに含まれる水酸化物イオンの物質量を求める。ここで水酸化ナトリウムは１価の塩基であることに注意すると、水酸化物イオンの物質量は、
１×2×10^-2mol/l×5x10^-3l＝１×10^-4 mol。
だから、溶液を混ぜた15mlの中にも、水素イオンの物質量は２×10^-4 mol、水酸化物イオンは１×10^-4 mol含まれているはずである。ただし、酸と塩基を混ぜるとすぐに中和反応が起こってしまうから、水酸化物イオンと水素イオンはそれぞれ１×10^-4 molずつ反応する。

中和反応では、酸と塩基が反応して水が生成するから、今回の場合、中和反応により、１×10^-4 molの水が生成するが、これを体積に直すと、水は密度１ｇ／ｍｌにより、
１×10^-4 mol×１８ｇ／ mol÷１ｇ／ｍｌ＝１８×10^-4 ｍｌ
だけの水の体積が中和反応によって生成する。しかし、中和反応によって、生成する水の体積はごく少量なので無視する。

中和しなかったされなかった過剰量の水素イオンは、１×10^-4 molが15mlの水溶液に含まれている。この水素イオンの濃度は、
　１×10^-4 mol÷15x10^-3 l＝6.7x10^-3 mol/l
となる。よって、pH＝-log(6.7x10^-3)=2.2
となります。

w-palaceさん　私のここの掲示板にかいた溶解熱の質問（積分溶解熱と微分溶解熱の違い）わかりませんかねぇ？

お礼

ワーオ。非常に詳しい説明ありがとうございました。これで何とかレポートが書けそうです。

回答No.2

noname#62864

強酸と強アルカリの組み合わせであれば、中和されなかった部分について、H+の濃度を計算すればpHのおおよその値はわかります。
例えば、問題の系では、1x10^-4 molのH+が15mlの溶液になっていますので（計算：2x0.01x0.01-0.02x0.005=1x10^-4 (mol)）、H+の濃度は(1x10^-4)/0.015=6.7x10^-3 mol/lとなりますので、pHは-log(6.7x10^-3)=2.2　となります。

＊pHの定義は-log[H+]です。

なお、強酸と強アルカリの組み合わせ以外では、pKaなども考慮する必要があり、少々ややこしくなります。

お礼

なるほど。pKaを考慮するときはまたお世話になりそうです＾＾；とにかくどうもでした。

回答No.1

パんだ パンだ（@Josquin）

強酸と強塩基の混合物で完全電離しており、体積は単純に元の溶液の体積の和、温度が変わらないと仮定すれば計算できます。

H+（または OH-）が何mol残っているか求めて、体積（リットル）で割り、対数をとればよろしい。

お礼

pHの基礎はそういうことなのですね。勉強になりました。