発展例題27 炭酸の電離定数 問題 327 炭酸水中の炭酸の濃度を2.75×10-2 mol/Lとする。 炭酸は式 ① のように電離し,生じ た炭酸水素イオンはさらに式②のように電離する。 ただし, 式 ① および式 ② の電離定数 を Ki=4.4×10-7 mol/L, K2=5.6×10mol/Lとし, 有効数字は2桁とする。 H2CO3 ← H+ +HCO3- ... ① HCO3-1 H+ + CO3²- ...② (1) この炭酸水の水素イオン濃度[mol/L] を求めよ。 (2) この炭酸水を希釈してpHを5.0とした。 [CO3^-]は[H2CO3] の何倍か。 [H+]=2xcxa? 考え方 (1) Kì≫ K2 なので, 炭酸の2 段階目の電離を無視して1段 階目だけを考える。 1段階目 の電離度α≪1 と仮定すると, 1価の弱酸の電離定数と同様 に1-α=1と近似できる。 [H+]=√cKi (2) K1, K2 をかけ合わせて [HCO3-] を消去し, [CO²-] と [H2CO3] の関係式をつくる。 K -√R₁ C a= 解答 (1) Kì≫ K2 から,2段階目の電離を無視する。 炭酸の1 段階目の電離度をαとし, α≪1 と仮定すると, K₁ =4.0×10-3 これは1よりも十分に小さく仮定は正しい。 したがって, [H+]=ca=1.1×10-mol/L Q= = 4.4×10-7 V 2.75×10-2 [H+] [HCO3-] [H+][CO3^-] _ [H+][CO3^-] [H2CO3] [H2CO3] = [HCO3-] (2) K1XK2= ここに[H+]=1.0×10 - 5 mol/L, K1, K2 の値を代入する。 [CO²2-] -=2.46×10-7 2.5×10-7倍 [H2CO3] ·X·