ｐＨの求め方について

質問

44才 男性です。よろしくお願いし致します。

この度、資格取得の関係で、化学Ⅰの勉強を始めたのですが、いかんせんブランクが長く、わからない事たらけです。

で、質問なのですが、問題集に以下のような問題がありました。

「0.10mol/Lの塩酸55.0mlに0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液45.0mlを加えた。この時のpHを求めよ。」

で、解答が「pH＝2」でした。ただ、解説を読んでも理解出来ませんでした。

どなたか、解説をお願いし致します。

回答No.4

okormazd · ベストアンサー

詳しい説明

1.
pH=-log(10)[H+]
[H+]：水素イオン濃度[mol/L]
です。
2.
H+ ＋ OH- → H2O
です。
H+とOH-は、mol数(分子数)で、1：1　で反応して水になります。
3.
HClからH+が出来る割合は、mol数(分子数)で、
HCl → H+ ＋　Cl-
　1　　　1　　　1
で、1：1　です。
4.
NaOHからH+が出来る割合は、mol数(分子数)で
NaOH → Na+　＋　OH-
　1　　　1　　　　1
で、1：1　です。
5.
0.10[mol/L]の塩酸55.0[ml]に、含まれているHClのmol数は、
0.10[mol/L]*55.0/1000[L]=0.0055[mol]
です。
3.から、
これから生じるH+　も0.0055[mol]です。
6.
0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液45.0mlに、含まれているNaOHのmol数は、
0.10[mol/L]*45.0/1000[L]=0.0045[mol]です。
4.から、
これから生じるOH-　も0.0045[mol]です。
7.
2.から、
H+とOH-は1：1で反応するので、OH- 0.0045[mol]と反応するH+も 0.0045[mol]です。
3.から、H+ は0.0055[mol]あるので、
0.0055[mol]-0.0045[mol]=0.001[mol]
余ります。
8.
溶液の量は、
55.0[ml]+45.0[ml]=100[ml]
です。
この中にあまったH+が0.001[mol]あるのだから、
その濃度は、
[H+]=0.001[mol]/100[ml]=0.001[mol]/0.1[L]
=0.01[mol/L]
です。
9.
これを1.式に入れて計算すれば、
pH=-log(10)[H+]=-log(10)(0.01)=-log(10)(10^(-2))
=2*log(10)(10)=2
です。

お礼

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回答No.7

noname#174560

元々溶液にあった水素イオンH+の数は
　0.10(mol/L) × (55.0/1000)(L) より
　　5.50 × 10^-3 mol ……<1>
加えた水酸化物イオンOH－の数は
　0.10(mol/L) × (45.0/1000)(L) より
　　4.50 × 10^-3 mol ……<2>
となります。

水素イオンと水酸化物イオンとが反応して水になるため、2つの溶液を混ぜた後の液中に残る水素イオンの数は<1> － <2>からわかります。残った水素イオンの数は
　<1> － <2> = 5.50×10^-3 (mol) － 4.50 × 10^-3 (mol) より
　　1.00×10^-3 mol
となります。

この数の水素が、混合して100 (mL)になった溶液に含まれるので、混合後の溶液中の水素イオン濃度は
　1.00×10^-3 (mol) ÷ 100 (mL)
　　= 1.00×10^-3 (mol) ÷ 0.1 (L) より
　　0.01 mol/L
となります。この水素イオン濃度よりpH=2がわかるはずです。

すでに回答された方の答えにあるように、厳密には塩酸45.0 mLと水酸化ナトリウム水溶液55.0 mLを混ぜた溶液の体積は100.0 mLとはなりません。異なる溶液を混ぜる場合、単純に45.0 mL ＋ 55.0 mLより100.0 mLといったように足し算はできないのです。しかしこの問題ではそこまで厳密さを要求されていないようなので、単純に100 mL（0.1 L）として計算できるのです。

--
この問題の解答は「pH=2」となっていてますが、本当はpH=1.5～2.4999…であるということを含んでいます。（詳しく知りたい場合は「有効数字」について調べてください。）今回は値小数点以下まで数字がある「pH=2.1」とか「pH=1.99」などという値を問われてはいません。そこまで厳密さは問われていませんので、単純に、HCl水溶液45.0 mLとNaOH水溶液55.0 mLとを混ぜると溶液の体積が0.1 Lになると考えることができます。

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回答No.6

okormazd

#4です。
たびたびすみません。補足です。

8.
溶液の量は、
55.0[ml]+45.0[ml]=100[ml]
です。

は、一般に成り立つわけではありません。
質利用保存則とは違います。

「この問題の場合は、こうしてもいいでしょう」という程度です。

回答No.5

okormazd

#4です。
ミスプリ訂正です。すみません。
NaOHからH+が出来る割合は、mol数(分子数)で
↓
NaOHからOH-が出来る割合は、mol数(分子数)で

回答No.3

noname#160321

親切なことに両溶液を加えると１００.０ｍLになります。
そこで酸と塩基(アルカリ)のモル数を数えます。
0.1mol/Lの塩酸55.0mL中の塩化水素は、
0.1×55.0×1/1000＝5.50×10^(-3) (mol)
同じく水酸化ナトリウムの量は、
0.1×45.0×1/1000＝4.50×10^(-3) (mol)
合わせると、差の分だけの塩化水素が残ります。
（5.5-4.5)×10^(-3)=1.0×10^(-3) (mol)
100mL中ですから、1L中ではその10倍あります。
1.0×10^(-2) (mol/L)
pＨ=-log[Ｈ+]≒-log[ＨＣl]
この常用対数をとるとlog(1.0×10^(-2))＝-2
正負を変えてpＨ=2

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回答No.2

580722

貴方がどの程度化学に関して知識があるのかはどうかはわかりませんが、化学式、物質量、原子量、化学反応式などの基礎は理解できてるでしょうか？ちなみにpHは高校数学IIの指数・対数関数という分野から学習されることをお勧めします。logが出てきますので。ただ、このての問題はパターンが決まってますので、数字が違うだけとか、意味がわからなくても悪い言い方ですが、解答パターンそのものを覚えてしまうのも一つの手です。ちなみに僕はそうしました。

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回答No.1

hiro_1116

どういう解説を読んで、どの部分が分からなかったのでしょうか？

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