塩の加水分解とは?計算問題が出来ないシンプルすぎる理由は?

塩の加水分解

わたなべのお知らせ!


の分野がちゃんとできる高校生はいないんじゃないですか?

塩の加水分解という現象は何となくわかるけど、これに計算がおこると、本当に悲惨な事になる。

?が頭の上に何個も浮かぶ、だからこの記事でキッチリマスターしましょう!

 

学校では多分習わないし、試験場で初めて見て、ぷるっぷるぷるっぷる震えることになる。

 

せっかく柔道の練習していたのに、自分のやる種目が剣道だったと言う感じだ。

 

恐ろしいよね。だから絶対にキッチリマスターしておいて欲しい。

 

塩の加水分解は最終的に究極の問題になると、まず中和の問題から入って、最終的にpH求めなければならないことになる。

 

だから、塩の加水分解が起こる状況塩の加水分解の[H+]の求め方を学んでおかなければならないのでそれを重点的に書いていこう!

塩の加水分解が起こるパターンと塩の加水分解とはなにか

塩の加水分解が起こる塩の作り方

実は、塩の加水分解という現象自体は理論化学でなく化学基礎で習います。

 

強酸+弱塩基=酸性

弱酸+強塩基=塩基性

この関係を聞いたことは無いでしょうか?おそらく強い方に液性が引っ張られるんだ!みたいに覚えたと思います。

 

実は、今回の塩の加水分解からpHを求めるということは、この関係を計算で証明していく作業にほかなりません!

 

この塩の加水分解というのは、酢酸(弱酸)+水酸化ナトリウム(強塩基)=酢酸ナトリウムのように弱酸+強塩基の中和で出来る塩の液性が強塩基側の塩基性によるという現象なんです。

なぜ加水分解と言うかはこの話を聞いていくうちにわかると思います。

塩の加水分解とは?

例えば、弱酸の酢酸と強塩基の水酸化ナトリウムの中和を考えると、

 

出来る塩は酢酸ナトリウム(CH3COONa)。強塩基は、アルカリ金属がからんでるんだが、アルカリ金属を含む塩は『めっちゃ電離する

 

だから、

CH3COONa→CH3COO+Na+

可逆反応じゃなくなっちゃうわけ

 

ところが、酢酸って弱酸で平衡定数が決まっている

酢酸の電離平衡
と言う風に平衡定数が決まっている。

 

でも水溶液中で酢酸CH3COOHが存在しない事になる。そうすると、分母の[CH3COOH]が0!分母が0になったらKは∞になってしまう。

 

でも、Kというのは定数ですよね。平衡定数は常に定数であることに価値があるんです。

 

この状況はやばいから酢酸イオン(CH3COO)が水と反応して酢酸に戻っちゃう!

こんな反応がおこる!CH3COO+H2O⇄CH3COOH+OHと言うふうに、

 

平衡定数君が怒り狂っちゃうわけ、「弱酸のくせに俺を無視してなに完全に電離してんねん!

 

「お前は弱酸やから酢酸そのものもおらなあかんやろがい!」怒ったときの平衡定数君はこわい、水を巻き込んで元に戻しちゃう。

 

だからえる事で分解されちゃったわけだ!うん、これが塩の加水分解なんだ!

 

ここまでが分かっていないと絶対にダメなんだが、ここまでは意外と知っている高校生も居る。

 

でもこれが計算になると致命的、なんでかって言ったら結局『知識勝負』だから、こんなの知ってたら出来るし、知らなかったら出来ない。

だからこの記事を此所まで読んでるなら、最後まで読もう。

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塩の加水分解も平衡状態!ということは、、、、

一度これ前説明してきた状況を整理してみよう!

ステップ1:酢酸ナトリウムが完全電離している。

塩の加水分解

でも、この状態って平衡定数的におかしいんですよね

ステップ2:酢酸イオンに水が水素イオンを投げることで酢酸分子になる

塩の加水分解

ステップ3:水酸化物イオンが出来る

塩の加水分解

よって酢酸+水酸化ナトリウムの中和で出来る塩は塩の加水分解で水酸化物イオンになります

考え方をまとめちゃうと、酢酸と水酸化ナトリウムを混ぜると酢酸ナトリウムが出来る、酢酸ナトリウムは全部電離する。

 

平衡定数くんが「弱酸で可逆反応のお前が全部電離は許せない」と怒る、

 

水を巻き込んで復讐すると見事に、酢酸に戻されて、OHが残る。溶液が塩基性になってしまう。

 

と言う流れだ、そしてこの反応によるpH計算([H+]計算])をしなければならない。

 

塩の加水分解で起こる反応は、CH3COO+H2O⇄CH3COOH+OHとなります。こいつの平衡定数ってこんな感じになりますよね!

加水分解定数

更に、水のモル濃度は定数ですので、両辺に[H2O]を定数なんで左辺にまとめます。

加水分解定数

でさっき言った通り、塩の加水分解を起こす目的は、弱酸を平衡状態に戻す事だった!

ん、ってことは、弱酸の平衡定数の式も考慮しなければならない!

酢酸の電離平衡
この平衡状態も成り立ってるわけだ!

これ見比べてみよう。

加水分解定数酢酸の電離平衡この2つを見たら、どうでしょうか?

 

落ちこぼれ受験生のしょうご
めっちゃ掛けたくなる、、、


これより

Ka×Kh=[H+][OH]=KW

となる。

 

めっちゃ興味深い結果が出て来た!ていうことは、Khというあまりなじみの無い加水分解定数でもKaとKWから逆算できます!

 

これ、めっちゃ重要ですからね。というのも、Khは問題文では一切与えられないんですよ。

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加水分解から[OH]の計算

さあ一番注目してほしいのが、この章!これが受験テクニックです!まあ気付ける人は、天才ですが、多くの人はこんな事は気付かないので、覚えちゃってください

 

まずこの加水分解の反応ですが、反応式はCH3COO+H2O⇄CH3COOH+OHこれはH2OのH+が移動します!そしてこちらをご覧下さい、アンモニアの電離反応です。

NH3+H2O⇄NH4++OH

これはH2OのH+が移動します!

受験化学コーチわたなべ
あら!!

同じやん!!

分かりました?塩の加水分解とアンモニアの電離は、完全に同じわけ!

両方とも可逆反応であることは同じ。だから、塩の加水分解のモル濃度は、Cs(salt塩の濃度)CH3COONa

 

また化学平衡定数は、Khで、hydrolysisのhが添字についている。hydrolysisは加水分解の意味。

 

だから、求め方も同じなわけだ!そんなもん知るかって感じやけど、そう、知らないとできない。だから知っておいてほしい!

 

アンモニアのような弱塩基の[OH]はどうやって求めるのでしたか?

[OH]=√CbKb

というかんじ!

塩の加水分解と全く同じ反応の仕方をしているアンモニアの求め方を拝借させてもらうのが塩の加水分解の水酸化物イオン濃度を求めるコツなんです!(コツというかノウハウだな)

塩の加水分解は、[OH]=√CSKhあら、これでオッケー!笑

塩の加水分解の英語

塩の加水分解の英語は、

Solt Hydrolysis』

だから

[OH]=√CsKh

となるわけだ!

英語を覚えれば、何を書ければいいか分かる!どうだっただろうか?知っていないと出来ないから覚えてくれ!

 

この塩の加水分解はやはりテクニックで、これは覚えておくしかないと思います。この解法を自ら思いつくのはなかなか至難の技だと思います。

塩の加水分解の例題

0.20mol/LノCH3COONaaqの[OH]?(CH3COOHの電離定数Ka=2.0×10-5mol/L)



動画でも説明していたけど、塩の加水分解の扱い方についてキッチリまとめておこう。

まとめ

塩の加水分解を最後にまとめておきます。

塩の加水分解は、基本的にほとんど起こりません。

なので、molCH3COOH+molCH3COO≒molCH3COO(ほとんど酢酸ナトリウムの状態)と考えてもいいでしょう。

でも、こんな少しの塩の加水分解はpHには大きな影響を与えます。

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3 件のコメント

  • ぴろぴろ より:

    とてもわかりやすかったです
    そこで受験テクニックのところなのですが
    もし、記述試験で出た場合
    それを使っても大丈夫でしょうか?

  • 巡音ルカを崇め奉る男 より:

    塩の加水分解について、酸の電離平衡定数Kaと加水分解反応の濃度平衡定数Khをかけたものが水のイオン積Kwになる、との事ですが

    同じことをNa2CO3の加水分解反応で証明したところ、平衡定数の積はKwの2乗になりました。

    私の計算が間違っているのかもしれないのですが、塩の加水分解反応でKa × Kh = Kwを一概には言えないのでは、と思いました。

    このこと(Kwの次数が違ってくること)について、何かわかることがありましたら、ぜひご教授願います。

    • 受験化学コーチわたなべ 受験化学コーチわたなべ より:

      完全電離しないので、第2電離を考えなければ成り立つでしょう。

  • ABOUTこの記事をかいた人

    浪人の夏休みまで死ぬほど勉強したにも関わらず偏差値50を割ることも。そんな状態から効率よく化学を学び化学の偏差値を68まで爆発的に伸ばした。その経験を塾講師としてリアル塾で発揮するも、携われる生徒の数に限界を感じ化学受験テクニック塾を開講。 自己紹介の続きを読む。