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立式のしかたは理解しています。電離平衡に...

■どこまで理解しているか


立式のしかたは理解しています。

■どこが具体的にわからないか


電離平衡について質問します。
質問文を問題文と共に画像添付しています。
宜しくお願い致します。

さんの質問 勉強レベル3
1週間前

回答(2件)

個別指導塾講師

こんにちは!


まず、おっしゃる通り H2O\mathrm{H_2 O} の濃度は一定とみなしています。

それは、電離定数の次元を見ても理解できますね。

そして K=[HO2][H3O+][H2O2]K = \frac{[\mathrm{HO_2}^{-}][\mathrm{H_3 O^{+}}]}{[\mathrm{H_2 O_2}]} =2.20×1012=2.20 \times 10^{-12} [mol/L] となっています。

以下の計算は、まさに弱酸の電離と同様です。

電離度が 11 より十分に小さいと判断し、過酸化水素の濃度を一定とみなしていますね。


この方法に不安を覚えるのであれば、電離度を文字でおいて(近似を用いずに)方程式を立てるのがよいでしょう。

電離度を α\alpha とすると

K=(Cα)(Cα)C(1α)=Cα21αK = \frac{(C\alpha)(C\alpha)}{C(1-\alpha)} = \frac{C\alpha^2}{1-\alpha}

が成り立つので、

2.20×1012=α21α×2.202.20 \times 10^{-12} = \frac{\alpha^2}{1-\alpha} \times 2.20

です。この二次方程式を(解の公式などで)解いてみると α0.000001\alpha \simeq 0.000001 となり、極めて小さい電離度とわかります。

確かに、過酸化水素の濃度は一定と思って良さそうです。


  • 回答ありがとうございます。
    H2Oの濃度は一定、すなわち分母を払って無視、ということでしょうか?Khのときのような?
    また、「電離定数の"次元"」とはなんでしょうか?

    あと、「電離度が1より十分に小さいと判断し」とありますが、これは以降のαの2次方程式を解くことによってわかるのであって、問題を解く時には実際には(弱酸なのでα≪1だな)の予想の元、計算に突入するということでしょうか?
    たまに1-α=1と近似できないときがありますが、この場合で公式を用いてしまったら、途中で数値的に気づくことはできますか?

    1週間前
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あなたがベストアンサーに選んだ
林 俊介
さんは個別指導塾講師をしています

ベストアンサーに選ばれました
個別指導塾講師

H2O\mathrm{H_2 O} の濃度を一定とみなすというのは、おっしゃる通り本来分母にある [H2O][\mathrm{H_2 O}] 自体を平衡定数の式から省いてしまうということです。

すると、平衡定数の式は分子が濃度の二乗、分母は濃度の一乗になっているので、平衡定数の単位は濃度の一乗になります。

逆に、平衡定数の単位が濃度の一乗になっているので、水の濃度を一定として式から除外していることがわかるのです。もし平衡定数の分母に水の濃度があったら、平衡定数は無次元の量になるからです。


後者については尤もな質問です。

試験では時間も限られているので、平衡定数が小さそうだったらいきなり今回のような仮定をして問題を解き始めることになります。

そうして出てきた電離度が 1 より十分小さくない場合は、ちゃんと二次方程式を計算することになりますね。

  • ありがとうございます
    平衡のあたりは、よくわかってなくても公式に当てはめると数値は出てしまうので本当に自分がわかってるか心配ですね。
    とてもわかりやすく解説していただきありがとうございました!

    1週間前
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あなたがベストアンサーに選んだ
林 俊介
さんは個別指導塾講師をしています

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