強酸を強塩基で滴定
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/03/09 01:28 UTC 版)
塩酸を水酸化ナトリウム水溶液で滴定する場合を考える。 強酸および強塩基は完全に電離しているものと仮定する。また水の自己解離の化学平衡は以下のようになる。またオキソニウムイオン (H3O+)は水素イオンとして扱う。 H 2 O ↽ − − ⇀ H + + OH − {\displaystyle {\ce {H2O\ <=>\ {H^{+}}+OH^{-}}}} K w = [ H + ] [ OH − ] = 1.008 × 10 − 14 {\displaystyle K_{w}=[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{OH}}^{-}]=1.008\times 10^{-14}} 物質収支を考慮し、塩酸の全濃度 C A {\displaystyle C_{A}\,} とすると、塩酸はすべてイオン化しているから C A = [ Cl − ] {\displaystyle {\ce {C_{A}\ = \ [Cl^{-}]}}} [ H + ] + [ Na + ] = [ OH − ] + [ Cl − ] {\displaystyle {\ce {{[H^{+}]}+[{Na}^{+}]\ =\ {[{OH}^{-}]}+[{Cl}^{-}]}}} [ H + ] 2 + [ H + ] ( [ Na + ] − [ Cl − ] ) − K w = 0 {\displaystyle [{\mbox{H}}^{+}]^{2}+[{\mbox{H}}^{+}]([{\mbox{Na}}^{+}]-[{\mbox{Cl}}^{-}])-K_{w}=0\,} また塩酸の全濃度 C A {\displaystyle C_{A}\,} は、滴定前の塩酸の体積を V A {\displaystyle V_{A}\,} 、塩酸の初濃度を C A 0 {\displaystyle C_{A0}\,} 、滴下した水酸化ナトリウム水溶液の体積を V B {\displaystyle V_{B}\,} 、水酸化ナトリウム水溶液の初濃度を C B 0 {\displaystyle C_{B0}\,} とし、水酸化ナトリウムおよび、生成した塩化ナトリウムはすべて電離しているとすると、ナトリウムイオンの物質量は C B 0 V B {\displaystyle C_{B0}V_{B}\,} となるから C A = [ Cl − ] = C A 0 V A V A + V B {\displaystyle C_{A}={[{\mbox{Cl}}^{-}]}={\frac {C_{A0}V_{A}}{V_{A}+V_{B}}}} [ Na + ] = C B 0 V B V A + V B {\displaystyle {[{\mbox{Na}}^{+}]}={\frac {C_{B0}V_{B}}{V_{A}+V_{B}}}} この二次方程式を解の公式により解き、正の根が水素イオン濃度となり、水素イオン濃度 [ H + ] {\displaystyle {[\mathrm {H} ^{+}]}\,} を p H {\displaystyle \mathrm {pH} \,} に変換すればよい。 [ H + ] = − [ Na + ] + [ Cl − ] + ( [ Na + ] − [ Cl − ] ) 2 + 4 K w 2 {\displaystyle {[{\mbox{H}}^{+}]}={\frac {-[{\mbox{Na}}^{+}]+[{\mbox{Cl}}^{-}]+{\sqrt {([{\mbox{Na}}^{+}]-[{\mbox{Cl}}^{-}])^{2}+4K_{w}}}}{2}}} 0.1mol/l塩酸10mlを0.1mol/l水酸化ナトリウムVmlで滴定滴下量(VB)0ml5ml10ml15ml20mlpH(計算値)1.00 1.48 7.00 12.30 12.52
※この「強酸を強塩基で滴定」の解説は、「中和滴定曲線」の解説の一部です。
「強酸を強塩基で滴定」を含む「中和滴定曲線」の記事については、「中和滴定曲線」の概要を参照ください。
強酸を強塩基で滴定
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/03/09 01:28 UTC 版)
0.1mol/l硫酸10mlを0.1mol/l水酸化ナトリウムで滴定 硫酸の p K a 2 = 1.92 {\displaystyle {\mbox{p}}K_{a2}=1.92} 硫酸を水酸化ナトリウム水溶液で滴定する場合を考える。硫酸は強い二塩基酸であるが二段目の電離はやや不完全である。しかし滴定曲線は2価の強酸としての形に近くpHの急激な変化は第二当量点のみに現れる。 硫酸の一段目は完全に電離しているものと仮定する。また二段目の電離平衡は以下のようになる。 HSO 4 − ↽ − − ⇀ H + + SO 4 2 − {\displaystyle {\ce {HSO4^{-}\ <=>\ {H+}+ SO4^{2-}}}} K a 2 = [ H + ] [ SO 4 2 − ] [ HSO 4 − ] = 1.2 × 10 − 2 {\displaystyle K_{a2}={\frac {[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{SO}}_{4}^{2-}]}{[{\mbox{HSO}}_{4}^{-}]}}=1.2\times 10^{-2}} pKa = 1.92 物質収支を考慮し、硫酸の全濃度を C A {\displaystyle C_{A}\,} とすると C A = [ HSO 4 − ] + [ SO 4 2 − ] {\displaystyle {\ce {C_{A}\ = \ [HSO4^{-}] + [SO4^{2-}]}}} [ H + ] + [ Na + ] = [ OH − ] + [ HSO 4 − ] + 2 [ SO 4 2 − ] {\displaystyle {\ce {[H+] + [Na+] \ = \ [OH^{-}] + [HSO4^{-}] + 2[SO4^{2-}]}}} [ H + ] 3 + [ H + ] 2 ( K a 2 − C A + [ Na + ] ) + [ H + ] ( K a 2 [ Na + ] − 2 K a 2 C A − K w ) − K a 2 K w = 0 {\displaystyle [{\mbox{H}}^{+}]^{3}+[{\mbox{H}}^{+}]^{2}(K_{a2}-C_{A}+[{\mbox{Na}}^{+}])+[{\mbox{H}}^{+}](K_{a2}[{\mbox{Na}}^{+}]-2K_{a2}C_{A}-K_{w})-K_{a2}K_{w}=0\,} また硫酸の全濃度 C A {\displaystyle C_{A}\,} は、滴定前の硫酸の体積を V A {\displaystyle V_{A}\,} 、硫酸の初濃度を C A 0 {\displaystyle C_{A0}\,} 、滴下した水酸化ナトリウム水溶液の体積を V B {\displaystyle V_{B}\,} 、水酸化ナトリウム水溶液の初濃度を C B 0 {\displaystyle C_{B0}\,} とすると C A = C A 0 V A V A + V B {\displaystyle C_{A}={\frac {C_{A0}V_{A}}{V_{A}+V_{B}}}} [ Na + ] = C B 0 V B V A + V B {\displaystyle {[{\mbox{Na}}^{+}]}={\frac {C_{B0}V_{B}}{V_{A}+V_{B}}}} 酸性領域では K w {\displaystyle K_{w}\,} の影響は無視し得るため [ H + ] 2 + [ H + ] ( K a 2 − C A + [ Na + ] ) + K a 2 [ Na + ] − 2 K a 2 C A ≒ 0 {\displaystyle [{\mbox{H}}^{+}]^{2}+[{\mbox{H}}^{+}](K_{a2}-C_{A}+[{\mbox{Na}}^{+}])+K_{a2}[{\mbox{Na}}^{+}]-2K_{a2}C_{A}\fallingdotseq 0} 塩基性領域では [ H + ] 3 {\displaystyle [{\mbox{H}}^{+}]^{3}\,} の項は充分小さく [ H + ] 2 ( K a 2 − C A + [ Na + ] ) + [ H + ] ( K a 2 [ Na + ] − 2 K a 2 C A − K w ) − K a 2 K w ≒ 0 {\displaystyle [{\mbox{H}}^{+}]^{2}(K_{a2}-C_{A}+[{\mbox{Na}}^{+}])+[{\mbox{H}}^{+}](K_{a2}[{\mbox{Na}}^{+}]-2K_{a2}C_{A}-K_{w})-K_{a2}K_{w}\fallingdotseq 0} 0.1mol/l硫酸10mlを0.1mol/l水酸化ナトリウムVmlで滴定滴下量(VB)0ml5ml10ml15ml20ml25ml30mlpH(計算値)0.96 1.33 1.72 2.20 7.29 12.15 12.39
※この「強酸を強塩基で滴定」の解説は、「中和滴定曲線」の解説の一部です。
「強酸を強塩基で滴定」を含む「中和滴定曲線」の記事については、「中和滴定曲線」の概要を参照ください。
- 強酸を強塩基で滴定のページへのリンク
