0.10mol/L NH3、200mLをpH9.0

質問

0.10mol/L NH3、200mLをpH9.0にするにはNH4Clを何グラム加えればよいのか計算してください。

（Kb＝1.8×10＾(－5)、Na4Clの分子量：53.5とします）

途中の計算過程の解説もすみませんがよろしくお願いします。

回答No.6

kemistori3 · ベストアンサー

Excelのソルバー機能を用いて解くと、
NH4Clの必要量は、
活量補正を考慮しない場合：1.9 g
活量補正を考慮した場合：3.0 g
(拡張デバイ・ヒュッケル式による補正)

お礼

ありがとうございました。

回答No.5

lived_in_room13

pKaを使って求める場合は、

Kb=1.8×10＾(－5)　ｐKb=4.744　pKa=14-pKb=9.26

pH=pKa+log([NH3]/[NH4])なので、
9=9.26+log([NH3]/[NH4])ここで、9.26を左辺に移すと、
9-9.26=-0.26=log([NH3]/[NH4])ここで、log を解くと
左辺が１０^(-0.26)=0.5495　右辺が[NH3]/[NH4]=0.1/[NH4]になり、
これを解くと、0.1/0.5495=[NH4]=0.18(mol/L)

２００mLに必要なのは、1Lの5分の１なので、0.18/５＝0.036mol分のNH4が必要ということ

0.036mol x 53.5g/mol=1.926g 必要ということになります。 同じですね（笑）

確認の為に,
pH=pKa+log([NH3]/[NH4])
9=9.26+log(0.1/0.18)
9=9.0047なので、大丈夫ですね。

0.0047分の誤差はそもそも、Kb自体が本来もっと長いものを1.8x10^-5と短くまとめているからしょうがないんです。（笑）

回答No.4

nious

再び訂正します。
Kb°＝1.8＊10^(-5)、pKb°＝4.74、pKa°＝9.26、(熱力学的解離指数)
NH4Cl → NH4^+ + Cl^-
NH4^+ ⇔ H^+ + NH3
加える NH4Cl を x(mol) とすれば、
イオン強度：μ≒(1/2)＊([NH4^+]＋[Cl^-])≒x/0.20＝5.0x
活量係数：(γNH4^+)＝10^{ー(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}、(25℃)
質量作用則：(aH^+)(aNH3)/(aNH4^+)＝Ka°＝10^(-9.26)
pH＝－log(aH^+)＝pKa°＋log{(aNH3)/(aNH4^+)}
9.0＝9.26＋log{[NH3]＊1/[NH4^+]＊(γNH4^+)}
9.0≒9.26＋log(0.10/5.0x)＋{(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}
log(0.10/5.0x)＋{(0.509＊√5.0x)/(1＋√5.0x)}＋0.26≒0
x＝0.0544、μ＝0.272、(イオン強度：μ は大きい)
必要な NH4Cl は x＊53.5＝2.9(g)
デバイ・ヒュッケルの理論に基づく理論値。

回答No.3

lived_in_room13

pH9にするということは、pOHは、１４－９＝５
つまり、pOH=-log[OH-]=5なので、[OH-]=1ｘ１0^-5にするということ。

[OH-]=kb x [NH3]/[NH4]なので、1x10^-5=1.8x10^-5x(0.1)/(x)を解くと、ｘ＝0.18になる

つまり、0.18mol/Lの濃度のNH4が必要になるわけだ。

１リットルの場合は、0.18x53.5=9.63g
200mLなので、9.63/5＝1.926g

回答No.2

nious

一部訂正します。
Kb°＝1.8＊10^(-5)、pKb°＝4.74、pKa°＝9.26
NH4Cl → NH4^+ + Cl^-
NH4^+ ⇔ H^+ + NH3
加える NH4Cl を x(mol) とすれば、
イオン強度：μ≒(1/2)＊([NH4^+]＋[Cl^-])≒x/0.20＝5.0x
活量係数：(γNH4^+)＝10^{ー(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}、(25℃)
質量作用則：(aH^+)(aNH3)/(aNH4^+)＝Ka°＝10^(-9.26)
pH＝－log(aH^+)＝pKa°＋log{(aNH3)/(aNH4^+)}
9.0＝9.26＋log{[NH3]＊1/[NH4^+]＊(γNH4^+)}
9.0≒9.26＋log(0.10/5.0x)＋{(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}
log(0.10/5.0x)＋{(0.509＊√5.0x)/(1＋√5.0x)}＋0.26≒0
x＝0.0544、μ＝0.272、(イオン強度：μ は大きい)
必要な NH4Cl は x＊0.20＊53.5＝0.58(g)
デバイ・ヒュッケルの理論に基づく理論値。

回答No.1

nious

Kb°＝1.8＊10^(-5)、pKb°＝4.74、pKa°＝9.26
NH4Cl → NH4^+ + Cl^-
NH4^+ ⇔ H^+ + NH3
加える NH4Cl を x(mol) とすれば、
イオン強度：μ≒(1/2)＊([NH4^+]＋[Cl^-])≒x/0.20＝5.0x
活量係数：(γNH4^+)＝10^{ー(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}、(25℃)
質量作用則：(aH^+)(aNH3)/(aNH4^+)＝Ka°＝10^(-9.26)
pH＝－log(aH^+)＝pKa°＋log{(aNH3)/(aNH4^+)}
9.0＝9.26＋log{[NH3]＊1/[NH4^+]＊(γNH4^+)}
9.0≒9.26＋log(0.10/5.0x)ー{(0.509＊√μ)/(1＋√μ)}
log(0.10/5.0x)ー{(0.509＊√5.0x)/(1＋√5.0x)}＋0.26≒0
x＝0.0266、μ＝0.133、(イオン強度：μ は大きい)
必要な NH4Cl は x＊0.20＊53.5＝0.28(g)
デバイ・ヒュッケルの理論に基づく理論値。