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毒物劇物取扱者試験問題
pH計算問題(関西広域連合統一)
問題
0.1mol/L の酢酸（CH3COOH）水溶液 10mL に水を加えて、全体で 100mLとした。この溶液のpHとして、適切なものはどれか次のうちどれか。
ただし、この溶液の温度は25℃、CH3COOHの電離度を0.010とする。
関西広域連合統一
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解 説
考え方
酸の水溶液では、水素イオン濃度$\ce{[H^+]}$を求めます。
$C \ce{〔mol/L〕}$の1価の酸（電離度$α$）の電離で生じる水素イオン濃度は、
$ \ce{[H^+]}$＝$Cα \ce{〔mol/L〕}$
で求められます。
酢酸は1価の弱酸です。
$\ce{0.1mol/L}$の酢酸水溶液$\ce{10mL}$を希釈し$100mL$にしたときのモル濃度は$\ce{0.01mol/L}$です。
一方、酢酸の電離度は$\ce{0.01}$です。
この希釈した酢酸水溶液の水素イオン濃度は、
$\ce{0.01 \times 0.01 = 0.0001 = 1.0 \times 10^{-4}}$
です。
よって、$\ce{pH}$は、4となります。
水素イオン濃度
- 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：$\ce{[H^+]} < 1 \times 10^{-7} 〔mol/L〕、\ce{pH}>7$
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