高校化学「化学平衡」「電離定数」アンモニア水の電離平衡�B

高校化学「化学平衡」「電離定数」アンモニア水の電離平衡�B

◆問題

アンモニア水中では、次のような電離平衡が成立している。

ＮＨ₃＋Ｈ₂Ｏ⇄ＮＨ₄⁺＋ＯＨ^-

電離定数Ｋ_b＝１．８×１０^-5ｍｏｌ／Ｌ，水のイオン積Ｋ_w＝１．０×１０^-14(ｍｏｌ／Ｌ)²、アンモニアの電離度αは１より充分に小さいとして、次の各問いに答えよ。

(1) ｃ[ｍｏｌ／Ｌ]のアンモニア水中のアンモニアの電離度αを、ｃとＫbを用いて表せ。

(2) ２．０ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水中の水酸化物イオン濃度を求めよ。

(3) (2)のアンモニア水のｐＨを求めよ。ただし、ｌｏｇ₁₀２＝０．３０，ｌｏｇ₁₀３＝０．４８とする。


この記事では、(3)を解説します。


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◆解説

(2)で、[ＯＨ^-]＝６．０×^-3ｍｏｌ／Ｌであることがわかりました。

水のイオン積は１．０×１０^-14だから、

[Ｈ⁺]・[ＯＨ^-]＝１．０×１０^-14

という式が成り立ちます。
これに[ＯＨ^-]＝６．０×^-3を代入して計算すれば、水素イオン濃度がわかり、ｐＨもわかる。という流れです。

[Ｈ⁺]・６．０×^-3＝１．０×１０^-14
[Ｈ⁺]＝(１／６)×１０^-11

これが水素イオン濃度です。
ｐＨは、水素イオン濃度の常用対数の符号を変えたものだから、

ｐＨ＝−ｌｏｇ₁₀(１／６)×１０^-11
　　＝−{ｌｏｇ₁₀(１／６)＋ｌｏｇ₁₀１０^-11}
　　＝−{ｌｏｇ₁₀(１／２)＋ｌｏｇ₁₀(１／３)−１１}
　　＝−(ｌｏｇ₁₀２^-1＋ｌｏｇ10₁₀３^-1−１１)
　　＝−(−０．３０−０．４８−１１)
　　＝１１．７８

数学２の対数の計算に慣れていないと、計算で苦労するかも知れませんね。
そこが怪しい人は、数学の復習もがんばりましょう！


(1)に戻る→アンモニアの電離度α


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