水酸化物イオンの濃度を求める方法：アンモニア溶液の平衡状態と塩化アンモニウムの影響

この問題では、アンモニア溶液の平衡状態とその後に塩化アンモニウムを加えた時の水酸化物イオンの濃度を求めることが求められています。計算のプロセスを段階的に解説します。

1. 問題の概要と必要な情報

純水2Lに0.02molのアンモニアを溶かし、そのうち1.3%がNH_4+として存在した状態で平衡に達しました。この溶液に0.40molの塩化アンモニウムNH_4Clを加えることで、水酸化物イオンの濃度を求めます。

まず、アンモニアの平衡状態において、1.3%がNH_4+として存在しているという情報をもとに、アンモニアの濃度を求めます。0.02molのアンモニアが2Lの水に溶けているため、アンモニアのモル濃度は 0.02 mol / 2 L = 0.01 M です。

そのうち1.3%がNH_4+として存在するので、NH_4+のモル濃度は 0.01 M × 0.013 = 0.00013 M となります。

次に、0.40molの塩化アンモニウムNH_4Clを加えた場合、NH_4+濃度が増加します。塩化アンモニウムは水に溶けるとNH_4+とCl-に解離します。0.40molのNH_4Clが2Lの水に加わると、NH_4+の濃度は 0.40 mol / 2 L = 0.20 M となります。

水酸化物イオンOH-は、アンモニアと水の反応で生成されます。アンモニアが水中で反応すると、次のような平衡が成立します。

NH_3 + H_2O ⇌ NH_4+ + OH-

この平衡において、NH_4+の濃度が増加すれば、水酸化物イオンOH-の濃度も影響を受けます。したがって、NH_4+の濃度とOH-の濃度の関係を考えながら計算を進める必要があります。

アンモニア溶液の平衡状態と塩化アンモニウムの追加によって、NH_4+濃度が増加し、最終的に水酸化物イオンOH-の濃度を求めることができます。このように、化学反応の平衡に関する問題は、物質の濃度変化に注目して計算を行うことが重要です。