この電離平衡の問題をおしえてください

質問

（問題）
Ｈ２Ｓは、１気圧で１Ｌの水に０．１mol溶けて飽和する。第一段の電離定数をＫ１、第二段の電離平衡をＫ２とすると、Ｋ１Ｋ２＝１×１０＾－２２
Ｈ２Ｓの飽和溶液では、硫化物イオンの濃度を｛Ｓ｝、硫化水素の濃度を｛Ｈ２Ｓ｝とすると、
｛Ｓ｝＝１×１０＾－１５、｛Ｈ２Ｓ｝＝０．１である。
０．３molのＨＣｌ１ＬにＨ２Ｓを通じて飽和させると｛Ｓ｝はいくらか。ただしＨＣｌは完全に電離しているものとする。

（解答）
　　｛Ｈ｝＾２｛Ｓ｝
Ｋ＝－－－－ーーー
　　｛Ｈ２Ｓ｝
よって　　｛Ｈ２Ｓ｝
｛Ｓ｝＝－－－－－－Ｋ
　　　　｛Ｈ｝＾２
これに｛Ｈ｝＝０．３、｛Ｈ２Ｓ｝＝０．１、Ｋ＝１×１０＾－２２を代入すると１×１０＾－２２

（質問）
初めと次の式はわかります。
｛Ｈ｝も、ただでさえＨ２Ｓは電離しないのにＨＣｌの電離のために生じた水素イオンのためにほぼ電離しないと考えるから、｛Ｈ｝＝０．３もわかります。
問題は｛Ｈ２Ｓ｝＝０．１です。これがわかりません。これは、「Ｈ２Ｓは、１気圧で１Ｌの水に０．１mol溶けて飽和する。」の０．１ですか？それとも「Ｈ２Ｓの飽和溶液では、｛Ｈ２Ｓ｝＝０．１である。」の０．１ですか？
もし前者ならば、水に溶けるのは０．１molだけど、今はＨＣｌ水溶液に溶かすから・・・溶けるのは０．１
mol
ではないのでは。わからないです。でも、もし水に溶ける量＝ＨＣｌ溶液に溶ける量なら、Ｈ２Ｓはほぼ電離していないのだから、解答のようになりますね。

私は前者だと思うのですが、どうでしょうか。教えていただけるとうれしいです。またこの問題を全体的に詳しく教えていただけると幸いです。なんだかわかりづらいかもしれませんが、よろしくお願いいたします。

回答No.1

fushigichan · ベストアンサー

ayakakayaさん、こんばんは。
平衡定数の問題は、難しいですね。

＞Ｈ２Ｓは、１気圧で１Ｌの水に０．１mol溶けて飽和する。第一段の電離定数をＫ１、第二段の電離平衡をＫ２とすると、Ｋ１Ｋ２＝１×１０＾－２２

H[2]S⇔2H{+}+S{2-}←イオンは{ }で表示しました。

のようになり、この平衡定数は、

K=K1*K2={H{+}}^2*{S{2-}}/{H[2]S}=1.0*10^(-22)・・（☆）

ということですよね。
さて、
＞０．３molのＨＣｌ１ＬにＨ２Ｓを通じて飽和させると

というのは、HCLの濃度が0.3mol/l であるということですよね。
HCLは完全に電離して

HCL→H{+}+CL{-}

のようになります。HCLが0.3mol/lなので
{H{+}}=0.3mol/l
ということになります。

＞｛Ｈ｝も、ただでさえＨ２Ｓは電離しないのにＨＣｌの電離のために生じた水素イオンのためにほぼ電離しないと考えるから、｛Ｈ｝＝０．３もわかります。

これは、ル・シャトリエの原理ですね。
今、酸性溶液中では、{H{+}}はきわめて大きくなっています。
H[2]Sの平衡において、H{+}を減らす方向に平衡は傾きますから、
S{2-}の濃度は、きわめて小さい、ということになります。

また、
＞Ｈ２Ｓの飽和溶液では、｛Ｈ２Ｓ｝＝０．１である。

ということから、{H[2]S}=0.1としていいと思います。
これらを（☆）に代入すると

K=(0.3)^2*{S{2-}}/(0.1)=0.09*{S{2-}}/0.1=1.0*10^(-22)

{S{2-}}=1.0*10^(-22)*10^(-1)/9*10^2
=0.11*10^(-21)
=1.1*10^(-22)
≒1.0*10^(-22)
のようになるのではないか、と思います。

HCLは完全に電離して、H{+}をたくさん出しますから
H[2]Sが何も電離して、がんばってH{+}を出さなくてもいいんですね。
それでS{2-}はきわめて少ない濃度になっているといえます。
ご参考になればうれしいです。

お礼

詳しく説明してくださって、とてもよくわかりました（＾＾）おかげで次の問題に取り掛かることができます。わからないところがあると気になってしまいますから。どうもありがとうございました！