必ずしも専門家ではありませんので，不正確な回答もあります．教育学部や学外の別館から公開しているホームページの質問箱とＱ＆Ａ集にも回答（一部）を載せたいと思います．

質問513　次の各水溶液の水素イオン濃度[H⁺]，およびpHを求めよ．酢酸，アンモニア以外の酸，塩基は完全に電離しているものとする．水のイオン積をKw＝[H⁺][OH^-]＝1.0×10^-14(mol/L)²とする．（１）0.1mol/Lの塩酸，（２）0.1mol/Lの酢酸（酢酸の電離度を0.01とする），（３）0.05mol/Lの硫酸，（４）水酸化ナトリウム2gを水に溶かして500mLとした水溶液，（５）0.1mol/Lのアンモニア水溶液（アンモニアの電離度を0.01とする），（６）pHが１の塩酸を100倍に希釈した水溶 液

回答　（１） 初濃度（モル濃度）C＝0.1mol/Lの塩酸HClは完全電離（電離度α＝1）ですから，水素イオン濃度[H⁺]は塩酸の初濃度Cと同じになります．したがって，

HCl → H⁺ + Cl^-，　[HCl]＝C(1-α)＝0 mol/L，　[H⁺]＝Cα＝0.1mol/L，　[Cl^-]＝Cα＝0.1mol/L

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pH＝-log₁₀[H⁺]＝-log₁₀(0.1mol/L)＝1.0

（２） 初濃度C＝0.1mol/Lの酢酸CH₃COOHは弱酸ですから，その電離度をα＝0.01として次の様に電離します．

CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺，　[CH₃COOH]＝C(1-α)＝0.1mol/L×(1-0.01)＝0.099mol/L

[CH₃COO^-]＝Cα＝0.1mol/L×0.01＝0.001mol/L，　[H⁺]＝Cα＝0.1mol/L×0.01＝0.001mol/L

pH＝-log₁₀(0.001mol/L)＝3.0

（３） 初濃度C＝0.05mol/Lの硫酸H₂SO₄は完全電離（電離度α＝1）であり，硫酸分子１個から水素イオン２個が生じますから，水素イオン濃度[H⁺]は硫酸初濃度の２倍（2C）になります．したがって，

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-，　[H₂SO₄]＝C(1-α)＝0 mol/L，　[H⁺]＝2Cα＝0.1mol/L

[SO₄^2-]＝Cα＝0.05mol/L，　pH＝-log₁₀(0.1mol/L)＝1.0

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ただし，硫酸の２段目の電離はあまり強くないので，実際の[H⁺]は上の値より少し小さく，pHは上の値より少し大きくなります．
（４） 水酸化ナトリウムNaOHのモル質量（式量）がM＝40g/molですから，NaOH 2gを水に溶かして500mLとした水溶液の初濃度Cは

C＝2g÷40g/mol÷0.5L＝0.1mol/L

NaOHは完全電離（電離度α＝1）ですから，水酸化物イオン濃度[OH^-]はNaOHの初濃度Cと同じになります．したがって，

NaOH → Na⁺ + OH^-，　[NaOH]＝C(1-α)＝0 mol/L，　[Na⁺]＝Cα＝0.1mol/L，　[OH^-]＝Cα＝0.1mol/L

∴　[H⁺]＝Kw÷[OH^-]＝1.0×10^-14(mol/L)²÷0.1mol/L＝1.0×10^-13mol/L

pH＝-log₁₀(1.0×10^-13mol/L)＝13.0

（５） 初濃度C＝0.1mol/LのアンモニアNH₃水溶液は弱塩基ですから，その電離度をα＝0.01として次の様に電離します．

NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-，　[NH₃]＝C(1-α)＝0.1mol/L×(1-0.01)＝0.099mol/L

[NH₄⁺]＝Cα＝0.1mol/L×0.01＝0.001mol/L，　[OH^-]＝Cα＝0.1mol/L×0.01＝0.001mol/L

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[H⁺]＝1.0×10^-14(mol/L)²÷0.001mol/L＝1.0×10^-11mol/L，　pH＝-log₁₀(1.0×10^-11mol/L)＝11.0

（６） 希釈前のpHoが１の塩酸の水素イオン濃度[H⁺]oは

[H⁺]o＝10^-pHo＝10^-1＝0.1mol/L

塩酸は強酸で完全電離（電離度α＝1）しますから，希釈前の初濃度Coは水素イオン濃度[H⁺]oと同じになります．したがって，100倍に希釈した後の初濃度Cは

C＝Co÷100＝[H⁺]o÷100＝0.1mol/L÷100＝0.001mol/L

後の解き方は上の（１）と同様になります．完全電離ですから電離度はα＝1のまま変化しません．希釈後の水素イオン濃度[H⁺]は希釈後の塩酸の初濃度Cと同じになります．したがって，

HCl → H⁺ + Cl^-，　[HCl]＝C(1-α)＝0 mol/L，　[H⁺]＝Cα＝0.001mol/L，　[Cl^-]＝Cα＝0.001mol/L

pH＝-log₁₀(0.001mol/L)＝3.0

別解　pHが１の塩酸を100倍に希釈した水溶液は，上の（１）の塩酸を100倍に希釈すればできます．したがって，初濃度がC＝0.001mol/Lになり，完全電離ですから電離度はα＝1のまま変化しません．水素イオン濃度は塩酸の初濃度Cと同じになります．したがって，

HCl → H⁺ + Cl^-，　[HCl]＝C(1-α)＝0 mol/L，　[H⁺]＝Cα＝0.001mol/L，　[Cl^-]＝Cα＝0.001mol/L

pH＝-log₁₀(0.001mol/L)＝3.0

埼玉大学教育学部理科教育講座
芦田　実