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化学の疑問についての解説
- 物質が溶媒に溶けると行われる「電離」という現象について教えてください。
- 水のイオン積Kwについて理解できない点があります。具体的には水酸化物イオン濃度との関係がよく分かりません。
- 「c」という濃度が何を表しているのか教えてください。それは水素イオン濃度と関係していますか?
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そのまんま、すなおに読み取ればよいだけですが??? それも理解できないとなると、説明するのは難しい。 Q1 電離とは物質が溶媒に溶けると行われるんですよね? 通常は水に溶けたとき Q2 水のイオン積Kwは、温度が一定ならば、H+やOH-の大小によらず常に一定を示す。 つまり、水酸化物イオン濃度OH-も OH-=Kw/H+ ★これは書き方が間違っている。濃度を[]で示すという文言がこの説明の前にあるはず。kwがなにかも。ちゃんと読まなきゃだめ。 教科書には次のように書いてあるはず 水は、中性では25℃のとき、わずかに電離していている。 H2O ⇔ H+ + OH- そのときの[H+]は1×10^{-7} 中性であるから [H+] = [OH-] = 1×10^{-7} この二つを掛け合わせたものをイオン積という [H+] × [OH-] = イオン積 イオン積は一定であるので kwとあらわす。 すなわち、 [H+] × [OH-] = 1×10^{-14} 当然の帰結として [OH-] = kw/[H+} Q3 水素イオン濃度c(mol/L)のとき、その電離度a一価の酸;H+=ca[mol/L] ここは、わからないというのではなく、そもそも読み間違っている。 1) 酸は電離することで水素イオンを出す。 2) その数を価数という 3) 強酸は水溶液中で100%電離している=電離度は1 と書かれているはず、 Q3を書き直すと 酸の濃度がc(mol/L)、すなわち [酸] = c (mol/L)のとき、それが強酸であり、電離度がaならば [H+] = a×c (mol/L) である。 もう一度、教科書にはもっとわかりやすく書いてあるはずなので、読み直すこと。 [H+] = [酸]×2 そのため、強酸の水溶液中の水素イオン濃度は、強酸の濃度に価数を掛けたものに等しい。 [強酸] 中性のときは[H+]は1×10^{-7}であるので、 kw = [H+]・[OH-] とするとき、 [H+] kw = 1.008×10-14
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酢酸ナトリウムの中和では、それが水溶液であることを忘れてはなりません。つまり水が多量に共存しており、その結果生じた酢酸ナトリウムは、電離し、加水分解されます。結果的に下記の平衡を考慮する必要があります。 CH3COO^- + H2O ←→ CH3COOH + OH^- Na^+ + H2O ←→ NaOH + H^+ 酢酸は弱酸なので上の平衡式は右に偏り、水酸化ナトリウムは強塩基なので下の平衡式は左に偏ります。なので、酢酸ナトリウムは弱いアルカリ性になります。つまり、中和された時点でのpHは7ではありません。一般に中和の当量点でのpHは7とは限りません。 具体的なpHを計算するには、その水溶液中の陽イオンと陰イオンのバランスや酢酸の酸性度(KaまたはpKaといいます)などに基づいて計算できますが、かなり煩雑です。
- ORUKA1951
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pHはどこで使うか? pH1とpH13では、12桁違う。 1mmと、1兆mm(1000000000000mm)=100kmをひとつのものさしで計れない。 酢酸ナトリウムの電離度と濃度がわかれば計算できますよ。
- ORUKA1951
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先のコメントで [H+] = [酸]×2 以下は消し忘れなので無視すること。
非常に基礎的な質問を繰り返しておられますが、一度に多くの質問をされ、しかもそれが理解できているかどうかいささか怪しい状態で次の質問をされていますので、回答者にとっては答えにくいです。本来であれば、学校の先生などとじっくり話し合わなければ理解困難なほどの誤解がありますので、そのようにすることをお勧めします。 それと回答に対しては何らかのレスポンスをしてください。回答がわからないからと言って放置していたのではどこがわからないのか回答者に理解してもらえませんので時間の無駄です。 でも、ここでそう言う回答をしても無意味ですので、取りあえず回答します。 Q1電離するかしないか、あるいはどの程度電離するかというのは物質によって違います。それは物質の固有の性質です。ただし、電離していることは必ずしも化学式で表すとは限りません。たとえば塩酸にしろ食塩にしろ水溶液中ではほぼ完全に電離していますが、それぞれHClとかNaClといった化学式で表すのが普通であり、H+とかCl-のように書くのは特に電離していることを示したい場合に限定されます。したがって、H+とCl-の溶けている水溶液をHCl水溶液(塩酸)とは同じもので、表現方法が違うだけです。 Q2 わかりませんと言われても文章そのままですので、そう理解してくださいとしか言いようがありません。たとえば酸性になってH+の濃度が10倍になればOH-の濃度が10分の1になると言うことです。もちろん、OH-の濃度が10倍になればH+の濃度は10分の1になります。それがすべてです。 Q3 そこでのcは1価の酸の濃度でしょう。 1価の酸の一部(割合はa)が電離していればそれから生じるH+は酸の濃度にaをかけたものです。結果的にcaがH+の濃度([H+])になります。ただし、電離度が低かったり、濃度が極めて低い場合には水の電離によって生じる[H+]も考慮する必要があります。 言い換えればこれは水の電離を無視したものであり、ある程度強い酸が極端に薄くない濃度で存在するときに近似的に成り立つ式だと思ってください。 Q4>H+が1.0×10^-7mol/Lより多くて、OHーがそれより小さいと酸性ということですか?? そう言うことです。H+とOH-を比較して、H+が多ければ酸性、OH-が多ければ塩基性(アルカリ性)と呼ぶ。それだけのことです。そしてOH-とH+の量が同じになるのが中性であり、そのときに[H+]=[OH-]となり、かつ、Kw=[H+][OH-]=1.0x10^-14となりますから、[H+]=[OH-]=1.0x10^-7になるというのは簡単な数学の問題です。 余計なことですが、読解能力が欠如していると思うのでしたら、何回も読み直してわからない部分は補足してください。それと繰り返しになりますが、多くのことを一度に質問すると回答も長くなり、ますます読解困難になると言うことも認識した方がよいと思います。
補足
Q4以外はおかげ様で理解できました。phというのは例えばどういう時に利用するんですか?? 例えば、酢酸とナトリウムが中和するという反応で、酢酸ナトリウムができますよね、じゃあphを使って、判断しようと思っても、あれ?? 使えませんよね??