pH of CH3COOH + HCl solution (shouldn't be a buffer)
それとも私が気づいていない何か反応が起こるのですか?
3つの反応がありますが、どれも意識しているのではないでしょうか。
$$tag{1}}}ce{H2O(l) <=> H+(aq) + OH-(aq)}$
$$tag{2}}ce{HCl(aq) -> H+(aq) + Cl-(aq)}$
$tag{3}}ce{Ch3COOH(aq) <=> H+(aq) + CH3COO-
$$Tags=
$tag{3}}}ace{H2O(l) + H+(aq) + CH3COO-
$$
$tag{1}}}ce{H+(aq) + <=>1867(aq)}$$
この3つの反応は、すべて同じ相で起こるので、$ce{H+}$の濃度は同じです。 つまり、反応(1)と(2)で起こることが反応(3)の平衡に影響するのです。
CH3COOHと水の反応による放出量を求め、HClによる放出量に加え、二つの濃度を加えて、その方法でpHを計算すればよいのでしょうか?
反応(3)に戻ると平衡でなくなってしまうので無理です。
a) すべてを連立方程式にして、一挙に解く(方程式ソルバーを使っている場合は望ましい方法)
b) 主要種から始めて、マイナー種や主要種にあまり影響のない反応を無視する。 次に、それらの他の反応とマイナーな種に移動します。 これは、紙の上で計算する必要があり、正確な解を必要としない場合に好ましい。
おおよその答え
混合後、すべての酸解離反応を無視して、濃度は次のとおりです:
c(acetic acid) = 50 / 125 * 0.3 M = 0.12 M
c(hydrochloric acid) = 75 / 125 * 0.2 = 0.12 M
そこで、以下はその手順です。
- 塩酸を解離させて水素イオン濃度とpHを求める
- 酢酸が有意に解離するか確認する
- 水が有意に解離するか確認する
最初の手順では、= 0.12 M, pH = 0.92 となりました。 他の酸(水と酢酸)を解離させなかったので、これらは暫定的なものです。
第二段階では、まだ平衡ではありません(まだ酢酸がない)。 しかし、酢酸のpKaに比べてpHが非常に低いので、pHが大きく変化しない限り、あまり解離しないでしょう。 酢酸と水素イオン濃度の変化は無視できると仮定して、酢酸濃度を計算してみましょう。
$$ = K_a * / \ce{} = \pu{1.8e-5} 。 * 0.12 / 0.12$$
ですから、反応2によって酢酸と水素イオンの濃度があまり変わらなかったといっても大きな間違いではありません。 必要なら、水素イオン濃度を0.12Mから0.120018Mに更新してもよい。
第3段階は、pHがかなり酸性になったときにいつもやっていることです。 水素イオン濃度は水の解離の影響をあまり受けないと仮定して、水酸化物濃度を計算するだけです。 すると、$temptapu{8.3e-14}$と出ます。 なんなら、水素イオン濃度を 0.120018 M から 0.120018000000013 M に更新して、pH を 0.92075 とすることもできます。 (酢酸の解離定数は有効数字2桁しかなかったので、いずれも意味がありません。)
第2段階の水素イオン濃度を0.12M、第3段階の水素イオン濃度を0.120018Mとしているので、全くそうではないとはいえ、計算した濃度では反応②、③は平衡とは言い切れないのですね。 ほとんどの場合、それは問題にならないのが良いところです
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