2021年01月10日

高校化学「化学平衡」「電離定数」酢酸水溶液の電離定数

高校化学「化学平衡」「電離定数」酢酸水溶液の電離定数

◆問題

酢酸水溶液中では、次の式のような電離平衡が成立している。

CH3COOH↔CH3COO-+H+

酢酸,酢酸イオン,水素イオンのモル濃度をそれぞれ[CH3COOH],[CH3COO-],[H+]とし、酢酸の電離度は1よりも充分に小さいものとして次の問いに答えよ。

(1) 電離定数Kaを表す式を、[CH3COOH],[CH3COO-],[H+]を用いて表せ。

(2) 電離定数Kaを2.8×10^(-5)mol/Lとして、7.0×10^(-2)mol/Lの酢酸水溶液中の酢酸の電離度αを求めよ。


この記事では(2)を解説します。


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◆解説

(1)で電離定数Ka=[CH3COO-]・[H+]/[CH3COOH]であることを求めました。

(2)では、これらのモル濃度の一部が与えられていて、電離度αを求めていきます。

イオン反応式はCH3COOH↔CH3COO-+H+なので、CH3COO-とH+は、1:1の割合で生成することがわかります。

さらに、酢酸の濃度は7.0×10^(-2)mol/Lで、電離度はαなので、[CH3COO-]=[H+]=α×7.0×10^(-2)です。
平衡時にはこれだけ電離しているので、CH3COOHはその分だけ減少して、[CH3COOH]=7.0×10^(-2)−α×7.0×10^(-2)=(1−α)×7.0×10^(-2)ですが、αは充分に小さいので、1−α=1とみなして、平衡時の[CH3COOH]も7.0×10^(-2)と考えます。

電離定数は2.8×10^(-5)mol/Lだから、これらの値をKa=[CH3COO-]・[H+]/[CH3COOH]に代入すれば、αの式を作ることができますね!やってみましょう!

2.8×10^(-5)={α×7.0×10^(-2)}^2/7.0×10^(-2)

右辺を7.0×10^(-2)で約分すると、

2.8×10^(-5)=α^2×7.0×10^(-2)

両辺を入れ替えて、さらに7.0×10^(-2)で割ると、

α^2=2.8×10^(-5)/7.0×10^(-2)
  =0.40×10^(-3)=4.0×10^(-4)

よって、α=2.0×10^(-2)


今回の問題では、酢酸の濃度や電離定数が数字で与えられていたので、そのまま代入して立式してみましたが、通常は、電離定数Ka,酢酸のモル濃度をc,電離度αとして、Ka=(cα^2)/(1−α)より、α=√(Ka/c)を導いて解く方が模範的です。この模範的な方の解き方は他の問題で掲載したいと思います。


次の問題→酢酸の電離度


◆関連問題
酢酸1.0[mol]とエタノール1.0[mol]の混合物の化学平衡


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書き換え英作文解答「進行形」「動名詞」「現在分詞」Why did you...

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ここは「Why did you start playing basketball?」などの書き換え英作文の解答ページです。


直接このページに来た人はまずは問題ページへgo!


今回の問題は、次の書籍のP.48にも掲載されています。
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次の文の「〜ing」は、@進行形,A動名詞,B現在分詞,Cbe going toのどれなのか
答え、和訳せよ。(進行形ではない現在分詞のときだけBを選ぶようにしてみよう)

1. Why did you start playing basketball?
「どうしてあなたはバスケットボールをプレイし始めたのですか?」A動名詞


2. I enjoyed talking with you.
「私はあなたと話すことを楽しみました」A動名詞


3. She is standing in front of him.
「彼女は彼の前に立っています」@進行形


4. Now I am studying hard.
「今私は一生懸命勉強しています」@進行形


5. Do you like watching TV?
「あなたはテレビを見ることが好きですか?」A動名詞


◆文法事項の説明
進行形動名詞現在分詞


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ラベル:英語
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高校化学(用語)「電離平衡」

高校化学(用語)「電離平衡」

★電離平衡(ionic equilibrium)

電解質溶液などで、電離と再結合がつり合っている状態のこと。

例えば、一定の条件下では、

CH3COOH↔CH3COO-+H+

見かけ上この反応が止まっているように見えることがあります。
これは実際は反応が起こっていないのではなく、「左→右」の反応と「右→左」の反応の速度が等しいから止まって見えるというわけです。

この考えは、普通の化学平衡と同じです。
反応の種類としては「電離」だから「電離平衡」と呼ぶ。というだけですね。

だから、電離定数の求め方も、普通の平衡定数の求め方と同じです。

つまり、「電離定数=(右辺のモル濃度の積)/(左辺のモル濃度の積)」です。


◆ 関連項目
平衡定数、緩衝液


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