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水のイオン積Kwは一定温度では常に一定値をとるが、温度が高くなると、その値も大...

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質問者

fasktmyさん

2009/7/2120:59:17

水のイオン積Kwは一定温度では常に一定値をとるが、温度が高くなると、その値も大きくなる。
このことから考えて、
中性の水溶液のpHの値は、温度が高くなるとどのようになると予想されるか。

(ア)大きくなる
(イ)小さくなる
(ウ)変わらない

また、そのように判断した理由を説明せよ。


という問題なのですが、
解ける方教えてくれたら嬉しいです。

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ベストアンサーに選ばれた回答

編集あり2009/7/2201:29:47

中性では、水素イオン濃度と水酸化物イオンの濃度が等しいです。Kwとは水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度の積です。
よって、水素イオン濃度をxとすると、
Kw=x×x⇔x=√Kw…①
温度が上昇するとKwが大きくなる、よって①よりxも大きくなります。
また、pH=-log[H+]=-logx…②(logは常用対数)
②より、xが大きくなるとpHは小さくなります。
よって答えは(イ)です。

>oiasrさん
なるほど~。たしかにそうですね。
oiasrさんの回答を理解するには高校の化学IIの知識が必要になります。

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oiasrさん

2009/7/2123:16:06

答えは (イ)小さくなる です。
理由としては,水の電離は吸熱反応であることがあげられます。
これは中和反応(水素イオン+水酸化物イオン=水+56.5kJ)の
逆反応を考えればわかります。
つまり化学平衡の法則によって,温度が上昇すれば水の電離は
吸熱の方向,つまり電離が進む方向に平衡が移動するので,
水素イオンと水酸化物イオンのモル濃度は大きくなります。
つまり両者の積である水のイオン積の値も大きくなることを
意味します。
たとえば25℃ではKw=10の-14乗ですが,これが60℃だと
一桁上の10の-13乗くらいになります。
このときの水素イオン濃度は10の-6.5乗ですので,
(当然,水酸化物イオン濃度も10の-6.5乗)
pH値は7.0より小さい6.5ということになります。

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