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毒物劇物取扱者試験問題
アンモニア水溶液のpH
問題
5.0[mol/L]のアンモニア水溶液のpHとして、適切なものはどれか次のうちどれか。
ただし、アンモニアの電離度は0.002、水溶液の温度は25℃とする。
また、25℃における水のイオン積[H+][OH-]=1.0×10-14(mol/L)2とする。
東京都
解 説
選択肢(4)が適切です。
電離度は、電解質のうち電離しているものの割合を示します。
電離度が1である場合、水に溶解した電解質のうち、すべてが電離していることになります。
本問題は、アンモニア水溶液$C〔mol/L〕$の電離度$α$が$0.002$であるので、水溶液中の水酸化イオン濃度$\ce{[OH^{-}]}$は、
\[ \require{cancel} \begin{align*} \ce{[OH^{-}]} &=C \cdot α \\ \\ &= 5.0〔mol/L〕 \times 0.002 \\ \\ &= 0.01〔mol/L〕 \\ \\ &=1.0 \times 10^{-2} 〔mol/L〕 \end{align*} \]
$\ce{[H^+][OH^{-}]}=1.0 \times 10^{-14} \quad 〔mol/L〕^2 $より、
\[ \begin{align*} \ce{ [H^+] } &= \frac{1.0 \times 10^{-14} }{\ce{[OH^{-}]}}\\ \\ &= \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.0 \times 10^{-2}} \\ \\ &= 1.0 \times 10^{-12} \quad 〔mol/L〕 \end{align*} \]
したがって、$1.0 \times 10^{-12} 〔mol/L〕 $であるから、$\ce{pH}$は12となります。
- 水の電離
水はわずかに電離しています。
純粋では、水素イオン濃度$\ce{[H^+]}$と水酸化物イオン濃度$\ce{[OH^{-}]}$は等しい。
$\ce{[H^+]=[OH^{-}] }=1.0 \times 10^{-7}〔mol/L〕(25℃) \\$ - 水のイオン積
水溶液中では、$\ce{[H^+]}$と$\ce{[OH^{-}]}$の積(水のイオン積$K_W$ )は、一定温度では一定となります。
$K_W = \ce{ [H^+][OH^{-}] } = 1.0 \times 10^{-14} 〔mol/L〕^2 (25℃) \\ $ - $\ce{[H^+]と[OH^{-}]}$
$C[mol/L] $の1価の酸(電離度$α$)の水溶液
$\ce{[H^+] } = Cα〔mol/L〕 \\$ $C^{'}[mol/L] $の1価の塩基(電離度$α^{'}$)の水溶液
$\ce{[OH^{-}] } = C^{'}α^{'}〔mol/L〕 \\ $ - 水素イオン指数 $\ce{pH}$
水溶液中の$\ce{[H^+]}$は、通常$10^{-x} 〔mol/L〕$のように小さい値をとります。
そこで、$\ce{[H^+]}$を$10$の指数で表し、その指数の符号を逆にしたものを$\ce{pH}$という。
$\ce{[H^+]}=1.0 \times 10^{-x} 〔mol/L〕$のとき $ \quad \ce{pH}=x \\ (\ce{pH}= -log\ce{[H^+]}) \\$ - 液性と$\ce{pH}$の関係(25℃)
酸 性:$\ce{[H^+]} > 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}<7$
中 性:$\ce{[H^+]} = 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}=7$
塩基性:$\ce{[H^+]} < 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}>7$
常用対数$log_{10}$とか出てきて難しそうな感じになってきておりますが、$\ce{pH}$を理解しておけばなんとかokだと思います。
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