以下の問題がわかる方、大変申し訳ないのですが、解答と解説を教えて欲しいです‼︎ 0.02 mol/L HClと0.02 mol/L NH3水溶液をそれぞれ250 mLずつ混合して得られる溶液のpHに最も近い値を選びなさい。ただし、NH3のpKbを4.70、水のイオン積を1.00×10-14 (mol/L)2とする。 選択肢:5 0.00005,0.00006,0.00002,0.00003,0.00004
この問題は、水溶液の酸性・塩基性を判断するためにpHを計算する必要があります。 まず、HClとNH3の反応方程式を考えます。 HCl + NH3 → NH4+ + Cl- この反応では、HClが酸性、NH3が塩基性となります。 NH3が水溶液中で水和反応を起こし、NH4+およびOH-イオンを生成します。このとき、NH3の水和定数（Kw）を使用します。 [NH4+][OH-] / [NH3] = Kw NH4+の濃度はNH3の濃度と同じであり、OH-の濃度は[H+]の濃度と等しくなります。 また、NH3の塩基定数（Kb）も使用します。 Kw = [H+][OH-] Kw = [H+][Kw / [H+]]（OH-の濃度を代入） [H+]^2 = Kw [H+] = sqrt(Kw) [H+] = 1.00×10^-7 mol/L したがって、OH-の濃度も1.00×10^-7 mol/Lとなります。 次に、水中の[H+]の濃度を計算します。 [H+] = 0.02 mol/L（HCl溶液の濃度） したがって、OH-の濃度は[H+]を基準にして割り算します。 OH- = Kw / [H+] OH- = 1.00×10^-14 mol/L^2 / 0.02 mol/L OH- = 5.00×10^-16 mol/L 最後に、pOHを計算し、pOHからpHを求めます。 pOH = -log10(OH-) pOH = -log10(5.00×10^-16) pOH ≈ 15.30 pH = 14 - pOH pH ≈ 14 - 15.30 pH ≈ -1.30 選択肢の中から、-1.30に最も近い値を選ぶと、「0.00002」となります。
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