水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液のpHを計算する方法について解説します。特に0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液のpHを求める問題に焦点を当て、最も近いpHの値を選択肢から導きます。
水酸化ナトリウム水溶液のpHの計算方法
水酸化ナトリウム（NaOH）は強塩基であり、水に溶けると完全に解離します。水酸化物イオン（OH⁻）のモル濃度が0.10mol/Lであるため、OH⁻の濃度はそのまま水酸化ナトリウムの濃度に等しくなります。
水の中でのpHの定義は以下の式で表されます。
pH = -log[H⁺]
ただし、水酸化ナトリウムは水に溶けるとH⁺ではなくOH⁻を供給するため、pOHを使って計算を行うことが一般的です。pOHは次のように計算できます。
pOH = -log[OH⁻]
ここで、OH⁻の濃度が0.10mol/Lであるため、pOHを計算すると。
pOH = -log(0.10) = 1.0
次に、pHとpOHは以下の関係式で関連しています。
pH + pOH = 14
したがって、pHを求めるにはpOHを引けばよいので。
pH = 14 - pOH = 14 - 1.0 = 13.0
選択肢の確認と解説
問題文に示された選択肢は以下の通りです。
- ①13.0
- ②14.0
- ③1.00
計算により、pHが13.0であることがわかりました。したがって、最も近い値は選択肢①13.0となります。
強塩基とpHの関係
強塩基である水酸化ナトリウムは水に溶けると完全に解離してOH⁻イオンを放出します。このため、0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液のpHは非常に高くなり、アルカリ性が強いことがわかります。一般的に、強塩基の水溶液のpHは12以上になります。
このように、pHが13.0という高い値を示すため、選択肢①が正解となります。
まとめ
0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液のpHは13.0であり、これは強塩基が完全に解離してOH⁻を供給するため、アルカリ性が非常に強いことを示しています。問題文の選択肢からは、①13.0が最も適切な答えです。
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