25℃において、0.10 mol/L の一価の弱酸 HA 水溶液がある。HA の酸解離定数を Ka＝1.0×10⁻⁵ mol/L とするとき、この水溶液の pH として最も近いものはどれか。ただし、電離度は 1 に比べて十分小さく、水の電離は無視できるものとする。
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解答正解 3
弱酸 HA の電離平衡 Ka＝[H⁺][A⁻]／[HA] で、[H⁺]＝[A⁻]＝x、[HA]≒C とおくと Ka≒x²／C。したがって [H⁺]＝√(Ka・C)＝√(1.0×10⁻⁶)＝1.0×10⁻³ mol/L、pH＝3。電離度は α＝x／C＝1.0×10⁻² で 1 に比べ十分小さく、近似は妥当である。強酸なら pH＝1 になるが、弱酸はごく一部しか電離しない。
選択肢ごとの判定
1弱酸を強酸と同様に完全電離するとみなし、[H⁺]＝0.10 mol/L として求めた値。
2Ka だけから [H⁺]＝√Ka として求めた値（濃度の影響を落としている）。
3正しい。[H⁺]＝√(Ka・C)＝√(1.0×10⁻⁵×0.10)＝1.0×10⁻³ mol/L より pH＝3。
4pH＝pKa としてしまった値。これは弱酸が半分中和されたときの pH に相当する。
5[H⁺]＝Ka・C として平方根を取らずに求めた値。