炭酸緩衝液にBaSO4を加えると・・

質問

炭酸水素ナトリウムを溶かして作った緩衝液（pH＝1.82）にBaSO4を加えると、pHはどうなるのでしょうか。SO4の共通イオン効果で平衡がずれ、[H+]は小さくなると考えたのですが・・

あと、「必要ならBaSO4の溶解度積10^(-10)を使え」と書いてあるのですが、どう使ってよいのかわかりません。よろしくお願いします。

回答No.2

ht1914 · ベストアンサー

出題ミスとは限りません。「ｐＨが変化するかどうか論じよ」だから論じたらいいのです。変化がないだろうというのも一つの結果です。でも「論じよ」ですから裏付けが必要です。
溶液のｐＨ，硫酸バリウムの溶解度積が与えられていますから定量的に議論が出来るはずです。
硫酸水素イオンは完全に解離しているとします。可逆反応ではありません。（ｐＨ＝１．８となるような濃度の場合だとこう考えていいはずです。もし必要だと思うのであれば硫酸の第２段階の解離定数を探してくればいいです。）
硫酸水素ナトリウムから生じる硫酸イオン、硫酸バリウムから生じる硫酸イオンの量を推測して下さい。溶解度積を用いれば分かるでしょう。それぞれの溶液をどれくらい用いるかは自分で妥当だと思う値を設定して使って下さい。論じると言うことに中にはこういう事も含まれます。

回答No.1

ht1914

問題文に誤りはありませんか。

炭酸水素ナトリウムを水に溶かしたものはｐＨが８～９ぐらいです。この物質を材料にしてｐＨ＝１．８２の緩衝液を作る事が出来るんですか。逆に考えてｐＨが１～３のものに炭酸水素ナトリウムを入れたとします。反応して二酸化炭素を出すでしょう。作るとしてもアルカリ性側の緩衝液のはずです。
難溶性の物質として有名なＢａＳＯ４を入れてｐＨの変化を調べよというのですか。共通イオン効果と書いてありますが何処が共通なんですか。ＳＯ４と書いてありますがそんなものありません。ＳＯ４＾２－として下さい。
このことからすると硫酸水素ナトリウムの間違いではないですか。
緩衝溶液というのは元々外部から酸性、またはアルカリ性のものが入ってきたときにその影響を和らげるという目的に利用するものです。そのために滴定曲線の勾配の緩いところを利用しています。硫酸に水酸化ナトリウムを加えたときのｐＨの変化を示すグラフを探して下さい。硫酸水素ナトリウム水溶液のｐＨは硫酸を丁度半分中和したときのものに対応します。ｐＨ＝１．８２は妥当な値だということです。
酸性のもの、アルカリ性のものどちらが入ってきてもあまり大きくｐＨが変化しないようにする目的の溶液に中性の、しかも難溶性の物質を加えてｐＨの変化を見る、意図が分かりません。
考えられることはｐＨの変化ではなくＢａＳＯ４の溶解度の変化です。ココに溶解度積が効いてきます。
練習として１ｌの水に溶けているＢａＳＯ４の量を溶解度積から調べて下さい。
平衡がずれて［Ｈ＋］の値が小さくなると書いてありますがどう考えた結果ですか。
この場合の濃度ではＨＳＯ４＾－は電離してＳＯ４＾２－とＨ＋になっているとしていいはずです。電離平衡の移動は問題になりません。（緩衝液の濃度が書いてありません。でもｐＨ＝１．８２ということで完全電離が予想できます。）

間違いが多すぎるように思いますが。

補足

大変失礼致しました。おっしゃる通り、硫酸水素ナトリウムの間違いです。表記法も乱雑で申し訳ありませんでした。

問題文は「硫酸水素ナトリウム水溶液（緩衝液として設計した）に硫酸バリウムを投入した。この操作によってpHが変化するかどうか論ぜよ。必要ならば硫酸バリウムの溶解度積K_sp＝1.00×10^(-10) (mol/l)^2を用いよ。」というもので、私も出題意図がわかりませんでした。

平衡がずれるというのは緩衝溶液の
HSO4^-　⇔　H^+ ＋ SO4^(2-)
という解離平衡の中にBaSO4を入れたらSO4^(2-)が増えるので平衡が左にずれるのかと単純に考えました。

出題ミスととってもいいのでしょうか？