化学の問題について質問です

質問

濃度が1 mol dm^-3のアンモニア水溶液10 mlと、濃度が1 mol dm^-3の塩化アンモニア水溶液20 mlを混合した時、この水溶液のpHはいくつか？
という問題で答えに

[NH3]=1.0/3 mol/L
[NH4]=1.0×2/3 mol/L
と書いてあるのですが1.0/3 mol/Lや1.0×2/3 mol/Lという数字はどこから来たのでしょうか？

回答No.1

malaytrace

アンモニア－塩化アンモニウム（塩化アンモニアではありません）の混合水溶液ですね。緩衝溶液の話でしょうね。

アンモニア10mLと塩化アンモニウム20mLを混合したんですよね。
アンモニアは弱塩基であり、電離するのはごく一部。しかも塩化アンモニウムからアンモニウムイオンが大量に生じているので、混合溶液中でアンモニアの電離によるアンモニウムイオンはほぼ無視できると考えます。同様に、塩化アンモニウムの「塩の加水分解」によるアンモニア分子も混合溶液中ではほぼ無視できると考えられます。
したがって、混合溶液のアンモニア分子は、アンモニア水を（塩化アンモニウム水溶液で）３倍にうすめた（10mL→30mL）と考え、アンモニウムイオンは、塩化アンモニウム水溶液を（アンモニア水で）3/2倍にうすめた（20mL→30mL）と考えているわけです。
その濃度をアンモニアの電離定数の式に代入し、整理していくと、アンモニア分子とアンモニウムイオンの物質量比だけでpHが決まるというのが結論です。濃度は緩衝能に関係します。