【化学クイズ】40℃の水の水素イオン濃度 - 化学徒の備忘録(かがろく)|化学系ブログ

水のイオン積 $K_\rm{w}$ は40℃の場合 $3.0 \times 10^{-14}\rm{ (mol/L)^2}$ である。

純水の40℃での $\rm { [ H_3O^+ ]}$ を求めよう。

水の電離平衡は、次のようになります。

2H₂O ⇄ H₃O⁺ + OH^-

反応後の $\rm { [ H_3O^+ ]}$ をxと置くと、次のように整理できます。

水のイオン積の式より反応後について下の式が成り立ちます。

$K_\rm{w} = \rm{ [ H_3O^+ ] [ OH^- ] }=\it{ x}^\rm{2}$

よって、次の式が成り立ちます。

$x = \sqrt{ K_\rm{w} }$

$x = \sqrt{ 3.0 \times 10^{-14} } \simeq 1.7 \times 10^{-7}$

よって、 $1.7 \times 10^{-7} \rm {(mol/L)}$ が答えになります。

1Lの水には1000/18 = 56 molのH₂Oを含んでいます。そこで、通常は[H₂O] ≒ 56 mol/L =一定 が常に成り立っているとします。