アンモニア(NH3)水溶液のpHを求める問題について、必要な情報を整理しながら計算方法を解説します。この計算において重要なのは、アンモニアの電離定数(Kb)と水のpHの関係です。ここでは、アンモニア水溶液のpHを計算するためのステップを詳しく説明します。
問題の設定
まず、与えられた条件を確認しましょう。アンモニア水溶液のモル濃度は2.00mol/L、電離定数(Kb)は1.80×10^(-5)mol/L、また、常用対数の値としてlog(10)2=0.301、log(10)3=0.477が与えられています。
アンモニアの水溶液における電離反応
アンモニア(NH3)は水に溶けると水酸化物イオン(OH-)とアンモニウムイオン(NH4+)を生成します。この反応は次のように示されます。
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
電離定数(Kb)は、この反応の平衡状態におけるNH4+とOH-の濃度比と関係しています。
電離定数(Kb)を使った計算
電離定数(Kb)の式は次のように表されます。
Kb = [NH4+][OH-] / [NH3]
ここで、[NH4+]=[OH-]として、初めの濃度からの変化量をxとして次のように表すことができます。
Kb = (x)(x) / (2.00 - x)
与えられたKb=1.80×10^(-5)を代入して、xの値を求めます。
pHの計算
得られたxはOH-の濃度に相当し、その値を使ってpOHを計算します。pOHは次の式で求められます。
pOH = -log[OH-]
さらに、pHとpOHの関係は次のように表されます。
pH + pOH = 14
この関係を利用して、最終的なpHを計算できます。
まとめ
以上のステップに従って、アンモニア水溶液のpHを求めることができます。計算には電離定数(Kb)と水のpHとの関係を使うことが重要です。具体的な計算式に従って進めれば、求めたいpHの値に到達できます。
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