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0.10M Na2S水溶液のpHを求めよ。

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ID非公開さん

2017/12/2602:25:32

0.10M Na2S水溶液のpHを求めよ。

これがわかりません。お願いします。

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esfra258さん

2017/12/2616:00:05

Na2S → 2Na+ + S2-
S2-は次のように加水分解する。
S2- + H2O ⇆ HS- + OH- …(1)
HS- + H2O ⇆ H2S + OH- …(2)
1段目の加水分解定数をKb1、2段目の加水分解定数をKb2とすると、
Kb1 = [HS][OH]/[S]
Kb2 = [H2S][OH]/[HS]
となる([ ]内の電荷は省略する)。

また、H2Sの酸解離定数を
Ka1 = [HS][H]/[H2S]
Ka2 = [S][H]/[HS]
とすると、Kb1, Kb2 とKa1, Ka2の関係は、
Kb1 = Kw/Ka2
Kb2 = Kw/Ka1

ここで、Ka1 = 1.0×10^-7, Ka2 = 1.0×10^-14, Kw = 1.0×10^-14とすると、
Kb1 = Kw/Ka2 = 1.0
Kb2 = Kw/Ka1 = 1.0×10^-7

Kb1>>Kb2なので、2段目の加水分解はあまり進行しないと考え、2段目の加水分解を無視する、と仮定する。すると、[H2S] = 0なので、硫化ナトリウムの濃度Cbは、
Cb = [S] + [HS]
また、水の解離により生成する[H], [OH]を無視する、と仮定する。したがって、(1)式から明らかなように、
[HS] = [OH]
したがって、[S] = Cb-[OH]

これらの関係をKb1の式に代入して、
Kb1 = [HS][OH]/[S] = [OH]^2/(Cb-[OH])
この式を展開して、
[OH]^2 + Kb1[OH]-Kb1×Cb = 0
二次方程式の解の公式により、
[OH] = {-Kb1+√(Kb1^2+4 Kb1×Cb)}/2
Kb1 = 1.0, Cb = 0.10(mol/L)を代入すると、
[OH] = {-1+√(1+0.4)}/2 = 0.092
pOH = 1.0、pH = 13.0

仮定の妥当性を検証すると、[OH]>>[H]なので、水解離無視の仮定は妥当である。また、[H2S] = Kb2[HS]/[OH] = 10^-7であり、[HS]>>[H2S]なので、[H2S]は[HS]に対して無視でき、2段目加水分解無視の仮定は妥当である。

答え:pH = 13.0
(Ka1=1.0×10^-7, Ka2=1.0×10^-14, Kw=1.0×10^-14 のとき)

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qqme980さん

2017/12/2607:48:11

硫化水素のせのち2は、いくつですか。
それさえわかれば、後は、公式に入れるだけですよ。

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