塩酸と酢酸を混ぜた電離定数の式｜共通イオン効果と濃度計算を例題で解説

「塩酸と酢酸を混ぜたら、電離定数の式にどの濃度を入れるのか分からない」「塩酸のH^＋だけを使うのか、酢酸が生じるH^＋も足すのか迷う」——この問題は、公式を覚えていても、混合による希釈と平衡後の濃度を区別できないと式を立てられません。結論から言えば、先に全体積から混合直後の濃度を求め、酢酸の電離量をx mol/Lと置き、K_a={(塩酸由来の[H^＋]＋x)x}/{(混合後の酢酸濃度−x)}と立てます。この記事では、競合記事の例題を正確に解き直し、共通イオン効果、近似できる条件、近似しない二次方程式、物質収支・電荷収支まで一つの流れで解説します。

電離定数の式を立てる前に｜強酸・弱酸・Kaの意味

水溶液中で酸HAが電離する反応を、高校化学のH^＋表記でHA ⇄ H^＋＋A⁻と書きます。水中のH^＋は厳密には水和した形で存在しますが、高校化学の計算ではH^＋と略記するのが一般的です。酢酸ならHAがCH₃COOH、A⁻がCH₃COO⁻です。弱酸は一部だけが電離して正反応と逆反応の速さが等しい状態になるため、反応式には一方向の矢印ではなく平衡矢印を使います。

この平衡に対する酸解離定数は、K_a=[H^＋][A⁻]/[HA]です。角括弧[A]は、物質Aの「平衡に達したときのモル濃度」を表します。混ぜる前の濃度でも、容器へ注いだ直後の濃度でもありません。OpenStax Chemistry 2eも、酸HAの酸解離定数を平衡時の濃度で表し、水は溶媒なので式へ入れないと説明しています。問題を解くときは、Kaの式を書いた直後に「すべて平衡濃度」と余白へ書くと、初濃度をそのまま代入するミスを防げます。

項目	塩酸HCl	酢酸CH₃COOH	式を立てるときの扱い
酸の強さ	強酸	弱酸	塩酸はほぼ完全電離、酢酸は平衡を考える
反応式	HCl → H⁺＋Cl⁻	CH₃COOH ⇄ H⁺＋CH₃COO⁻	矢印を区別する
H⁺への寄与	混合直後から大きい	平衡移動で少量を追加	H⁺は「初めからある量＋x」
Kaの対象	通常この問題では使わない	Ka式を立てる	酢酸の三成分を平衡濃度で代入

強酸とは、水中での電離が実質的に完了する酸です。電離度αで表せば、塩酸は高校化学の通常の濃度範囲でαを1とみなすのであり、「αが十分小さいから全電離」ではありません。αが小さいのはむしろ弱酸の電離を近似するときです。弱酸である酢酸は、H^＋がすでに多い溶液へ入ると電離がさらに抑えられます。ここが、酢酸水溶液だけの問題と塩酸を混ぜる問題の違いです。

塩酸と酢酸を混ぜた直後の濃度｜体積を足して希釈する

例題は、0.016 mol/Lの酢酸水溶液50 mLと、0.020 mol/Lの塩酸50 mLを混ぜます。溶液を混ぜても、混合操作だけで酢酸や塩酸の物質量が突然増減するわけではありません。一方、溶液の体積は50 mL＋50 mL=100 mLになります。高校化学のこの種の問題では体積を加算できるものとして扱うため、各溶質の混合直後の濃度は、混合前の物質量÷0.100 Lで求めます。濃度を扱う前に、mLをLへ直すことも忘れないでください。

酢酸の物質量は0.016 mol/L×0.050 L=8.0×10⁻⁴ molです。これを全体積0.100 Lで割ると、混合直後の酢酸の形式濃度は0.0080 mol/Lです。同様に、塩酸の物質量は0.020 mol/L×0.050 L=1.0×10⁻³ mol、混合直後の濃度は0.010 mol/Lです。等体積を混ぜたので両方とも元の半分になりますが、「等体積だから半分」と暗記するより、cVで物質量を求めて全体積で割る手順なら、体積が異なる問題にも対応できます。

化学種	混合前の与件	物質量	全体積	混合直後の濃度
CH₃COOH	0.016 mol/L・0.050 L	8.0×10⁻⁴ mol	0.100 L	0.0080 mol/L
HCl	0.020 mol/L・0.050 L	1.0×10⁻³ mol	0.100 L	0.010 mol/L
H⁺（塩酸由来）	HClと1:1	1.0×10⁻³ mol	0.100 L	0.010 mol/L
Cl⁻	HClと1:1	1.0×10⁻³ mol	0.100 L	0.010 mol/L

この例では酢酸濃度と塩酸濃度がどちらも混合前の2分の1になるため、比0.016/0.020と混合後の比0.0080/0.010が同じです。そのため近似式の比だけを使うと、混合前濃度を誤って代入しても偶然同じ答えになることがあります。しかし、それは等体積という特殊条件で希釈率が打ち消し合っただけです。30 mLと70 mLのように体積が違えば、混合前濃度の比を使う方法は破綻します。正解が一致しても過程が誤っていれば、別問題で再現できないため、必ず混合後濃度を表へ書きます。

塩酸が酢酸の電離を抑える理由｜共通イオン効果を理解する

塩酸は強酸としてHCl→H^＋＋Cl⁻とほぼ完全に電離し、混合直後に0.010 mol/LのH^＋を供給します。一方、酢酸の電離はCH₃COOH ⇄ H^＋＋CH₃COO⁻です。右辺の生成物であるH^＋が最初から多いと、H^＋とCH₃COO⁻が結び付いてCH₃COOHへ戻る逆反応が相対的に進み、酢酸が新たに電離する量は小さくなります。

OpenStax Chemistry 2eは、強酸を加えると酢酸の電離平衡が左へ移り、弱酸である酢酸が増える方向へ進むと説明しています。この考え方が共通イオン効果です。ここで重要なのは、「酢酸がまったく電離しない」のではなく、「塩酸がない場合より電離量が小さい」ことです。平衡定数Kaは与えられた温度で一定なので、[H^＋]が大きくなれば、Kaの値を保つように[CH₃COO⁻]が小さくなると式からも読めます。

塩酸と酢酸はどちらも酸なので、酸と塩基の中和のように「先にどちらかが全量反応して消える」とは考えません。塩酸は主にH^＋とCl⁻として存在し、Cl⁻はこの酢酸の平衡式へ直接入りません。酢酸は大部分が分子形CH₃COOHで残り、ごく一部が追加で電離します。したがって、計算の主役は「中和後の余り」ではなく、「塩酸由来H^＋を初期値に持つ酢酸の電離平衡」です。酸・塩基の定義を復習したい場合は、アレニウスとブレンステッド・ローリーの違いも確認してください。

場面	[H⁺]の初期値	酢酸の電離量	酢酸イオン濃度の目安
酢酸水溶液だけ	水由来を通常無視してほぼ0	xを自分で作る	概ね√(KaC)
塩酸と酢酸の混合	塩酸由来のH₀がある	H₀により抑えられる	概ねKaC/H₀
H⁺がさらに多い	H₀がより大きい	さらに小さくなる	Ka一定なら小さくなる

電離定数Kaの式の立て方｜ICE表でH⁺と酢酸イオンを置く

混合後の酢酸の形式濃度をC₀=0.0080 mol/L、塩酸由来の水素イオン濃度をH₀=0.010 mol/Lとします。酢酸が平衡へ達するまでにx mol/Lだけ電離すると、1 molのCH₃COOHから1 molずつH^＋とCH₃COO⁻が生じます。したがって酢酸はC₀−x、水素イオンはH₀＋x、酢酸イオンはxになります。係数がすべて1なので変化量も−x、＋x、＋xです。

段階	[CH₃COOH]	[H⁺]	[CH₃COO⁻]
混合直後（Initial）	C₀=0.0080	H₀=0.010	0
変化量（Change）	−x	＋x	＋x
平衡時（Equilibrium）	0.0080−x	0.010＋x	x

この平衡濃度をKaの定義へ入れると、2.5×10⁻⁵={(0.010＋x)x}/{(0.0080−x)}となります。これが近似する前の正確な式です。求めたい酢酸イオン濃度は[CH₃COO⁻]=xなので、この方程式の正の解を求めれば終わります。「塩酸の濃度＝[H^＋]」とする近似は後から行い、最初からxを消さないことが大切です。

もし混合直後に酢酸イオンが含まれている問題なら、[CH₃COO⁻]の初期値は0ではありません。たとえば酢酸ナトリウムを同時に入れた緩衝液なら、初期酢酸イオン濃度をA₀として、平衡時はA₀＋xです。また、強酸を加えた量が非常に多く酢酸イオンを先に消費する設定では、平衡計算の前に化学量論的な反応を処理します。今回の問題は塩酸と酢酸だけなので、CH₃COO⁻の初期値を0と置けます。

式を自力で検算するには物質収支が役立ちます。酢酸由来の炭素骨格は、分子形の酢酸と酢酸イオンのどちらかにありますから、[CH₃COOH]＋[CH₃COO⁻]=0.0080です。(0.0080−x)＋x=0.0080となり、表の置き方が正しいと確認できます。濃度・物質量の変換に不安があれば、物質量・モル濃度の求め方を先に復習すると、混合後濃度の計算を安定させられます。

例題を計算｜酢酸イオン濃度が2.0×10⁻⁵ mol/Lになる手順

問題文は「酢酸の電離度は1より十分小さい」としているので、xは酢酸の形式濃度0.0080 mol/Lに比べて小さいと予想できます。また共通イオン効果により、xは塩酸由来の0.010 mol/Lよりも十分小さくなります。そこで厳密式2.5×10⁻⁵={(0.010＋x)x}/{(0.0080−x)}に対し、0.010＋x≈0.010、0.0080−x≈0.0080と近似します。

近似後は、2.5×10⁻⁵=(0.010×x)/0.0080です。両辺へ0.0080を掛け、0.010で割ると、x=(2.5×10⁻⁵)×0.0080/0.010=2.0×10⁻⁵ mol/Lとなります。酢酸イオンの初濃度は0で、酢酸がxだけ電離して生じるため、答えは[CH₃COO⁻]=2.0×10⁻⁵ mol/Lです。

近似が妥当かは、答えを元の濃度と比べて確認します。x/0.0080=0.0025、つまり酢酸形式濃度の0.25%です。またx/0.010=0.0020、つまり塩酸由来H^＋の0.20%です。どちらに対しても1%未満なので、分母の0.0080−xを0.0080、H^＋の0.010＋xを0.010と置いた影響は小さいと確認できます。「電離度が小さいと書いてあるから」で終えず、得たxを戻して割合を計算する習慣を付けてください。

確認項目	計算	結果	判断
酢酸に対するx	2.0×10⁻⁵÷0.0080	0.0025=0.25%	C₀−x≈C₀は妥当
塩酸由来H⁺に対するx	2.0×10⁻⁵÷0.010	0.0020=0.20%	H₀＋x≈H₀は妥当
厳密解との差	近似解と1.991×10⁻⁵を比較	約0.45%	有効数字上2.0×10⁻⁵

等体積なので、近似式x≈K_aC₀/H₀へ混合前の濃度比0.016/0.020を誤って使っても、希釈率1/2が分子と分母で相殺され、同じ2.0×10⁻⁵が出ます。競合記事で体積が「使わない数値」に見えるのはこのためです。しかし正しい説明は「体積を使わない」ではなく、「両溶液が等体積なので同じ希釈率が比の中で相殺される」です。答案では混合後濃度を一度求めるほうが、採点者にも論理が明確です。

近似できない場合とよくある誤答｜二次方程式・物質収支・電荷収支

近似せずに解くときは、Ka={(H₀＋x)x}/{(C₀−x)}を展開します。両辺を掛けるとK_a(C₀−x)=H₀x＋x²なので、x²＋(H₀＋K_a)x−K_aC₀=0です。正の解は、x={−(H₀＋K_a)＋√((H₀＋K_a)²＋4K_aC₀)}/2となります。濃度は負になれないため、負の根は採用しません。

この例でK_a=2.5×10⁻⁵、H₀=0.010、C₀=0.0080を入れると、x=1.991058…×10⁻⁵ mol/Lです。近似解2.0×10⁻⁵ mol/Lとの差は約0.45%で、問題の有効数字では同じ答えになります。計算機の桁をそのまま多数書くのではなく、与えられた数値の有効数字と問題の指示に合わせて丸めます。二次方程式は近似の正しさを確かめる基準にもなります。

電荷収支でもICE表を検算できます。正電荷の主成分はH^＋、負電荷はCl⁻、CH₃COO⁻、OH⁻です。強い酸性条件で水の自己電離によるOH⁻を無視すれば、[H^＋]≈[Cl⁻]＋[CH₃COO⁻]です。Cl⁻は0.010、酢酸イオンはxなので、[H^＋]=0.010＋xとなり、ICE表と一致します。非常に薄い溶液では水の自己電離を無視できないことがあるため、問題条件に応じてOH⁻も含めます。

よくある誤答	なぜ誤りか	修正方法
混合前濃度をそのままKaへ入れる	全体積が増えて濃度が変わる	cVを全体積で割る
強酸の電離度αを小さいとする	強酸はα≈1、弱酸側が小さい	HClはほぼ完全電離と置く
[H⁺]=xと置く	塩酸由来H₀が最初からある	[H⁺]=H₀＋x
[CH₃COOH]=C₀のまま厳密式と呼ぶ	実際はxだけ減る	まずC₀−xと書き、後で近似
HClとCH₃COOHが中和すると考える	どちらも酸で、酸塩基中和ではない	共通イオンを持つ平衡として扱う
近似を検算しない	xが大きければ式が不正確	x/C₀とx/H₀を確認する

反応式を正しく書けないと、ICE表の係数も崩れます。電離式やイオン反応式の係数合わせに不安がある場合は、化学反応式とイオン反応式の書き方で、原子数と電荷を同時に検算する方法を確認してください。今回の酢酸電離では係数が1:1:1なので単純ですが、二価酸や多段階電離では各段階のKaと反応係数を分けて考える必要があります。

初濃度が一般の値ならどう書くか

酢酸水溶液の濃度をc_a、体積をV_a、塩酸の濃度をc_h、体積をV_hとすると、C₀=c_aV_a/(V_a＋V_h)、H₀=c_hV_h/(V_a＋V_h)です。これをKa={(H₀＋x)x}/{(C₀−x)}へ入れます。xが両方の初濃度より十分小さければ、x≈K_aC₀/H₀です。体積が等しくない場合でも、この一般式なら迷いません。

大学受験の化学平衡は「普通の対策」では受からない

結論から言います。大学受験の化学平衡で安定して得点するには、公式を覚えて例題を一度なぞるだけの「普通の対策」では受かる水準へ届きません。この一問だけでも、mLからLへの換算、物質量cV、混合後濃度、強酸の完全電離、弱酸の平衡、共通イオン効果、ICE表、近似、近似の検算を順番どおりに実行する必要があります。答えの2.0×10⁻⁵だけを覚えても、体積や濃度を変えられた瞬間に解けません。

理由は、正答が一つの知識ではなく、複数の判断の連鎖で決まるからです。今回も、混合後の酢酸濃度は0.0080 mol/L、塩酸由来H^＋は0.010 mol/L、厳密式はKa={(0.010＋x)x}/{(0.0080−x)}、近似後のxは2.0×10⁻⁵ mol/Lです。どこか一段でも飛ばすと、等体積だから偶然答えが合う誤解や、[H^＋]=xとする誤答が残ります。数値を変えた類題で毎日立式し、翌日と1週間後に再現できるかを確認しなければ、理解を本番の得点へ変えられません。

鬼管理専門塾が示す従来塾の3つの限界は、①授業で情報を得ても行動は変わらない、②全員同じ指導は偏差値50に収束する、③週1指導では変化が遅い、の三つです。化学平衡では、①が「解説を読んだが白紙でICE表を書かない」、②が「濃度計算が弱い生徒も平衡式が弱い生徒も同じ課題」、③が「誤った近似を次の授業まで放置」という形で現れます。ここから各選択肢を検討します。

選択肢①：独学・参考書のみでは①②の限界に当たる

参考書にはKaの定義と例題が載っていますが、読むだけでは、自分が混合後濃度を飛ばしたのか、H₀＋xを書けなかったのか、近似の検算を忘れたのかまで管理されません。情報を得ても白紙で立式する行動が変わらない①の限界と、全員が同じ章順・同じ問題数で進み個別の誤答原因へ集中できない②の限界が残ります。誤答分類と再テストまで自力で回せないなら、参考書だけでは不十分です。

選択肢②：映像授業・アプリでは①の限界に当たる

映像でICE表が完成する過程を見ると理解しやすくなります。しかし視聴を終えただけでは、体積の異なる類題でC₀とH₀を自力で作れるとは限りません。選択式アプリで正しい式を選べても、記述式で導出できなければ、情報を得ても行動が変わらない①の限界に当たります。視聴後に必ず白紙へ反応式、ICE表、近似検算を書く仕組みがなければ、本番の得点へ変換しにくい方法です。

選択肢③：集団授業の大手予備校では②の限界に当たる

大手予備校の一斉授業は体系的でも、全員が同じ進度と演習量で進みます。モル濃度で止まる生徒、共通イオン効果の向きを誤る生徒、二次方程式の処理だけが遅い生徒へ同じ宿題を出すと、必要な練習が不足します。これは全員同じ指導が平均付近へ収束させる②の限界です。誤答を工程別に分類し、弱い工程だけ類題数と復習間隔を変えられなければ、効率よく伸ばせません。

選択肢④：一般的な個別指導塾では③の限界に当たる

個別授業でその場の疑問を解消できても、週1回の指導だけでは、翌日にICE表を再現できたか、3日後に体積を変えた問題を解けたか、1週間後に近似の妥当性まで説明できたかを追い切れません。確認と修正が週単位に遅れる③の限界が残ります。授業外の6日間も含め、毎日の立式数、正答率、誤答工程を管理できなければ、同じ思考ミスを長く放置します。

独学・参考書、映像授業・アプリ、集団授業の大手予備校、一般的な個別指導塾を順に検討すると、化学平衡に必要な「毎日の白紙立式」「生徒別の誤答工程」「短い周期の再テスト」のいずれかが欠けます。三つの限界を同時に越えるという条件で消去法を進めると、1日単位で行動を数値化し、個別計画を毎日・毎週修正する鬼管理専門塾しかありません。

鬼管理専門塾の特徴

鬼管理専門塾は、電離定数の公式を説明して終わるのではなく、志望校の化学で必要な到達点から逆算し、その日に解く混合問題数、白紙で作るICE表、翌日に再確認する近似条件まで行動へ落とし込みます。以下の❶〜❻は公式ページで確認された固定の6特徴です。それぞれが塩酸と酢酸の混合平衡を含む大学受験化学の学習へどうつながるかを具体的に示します。

❶ 1日単位の数値化した学習指示

鬼管理専門塾では、毎朝「今日やるべきこと」を数値で指示します。時間・場所・教材・目的まで具体化し、何をすべきかで迷う時間を減らします。

電離定数対策では、混合後濃度を5題、ICE表を5題、近似の検算を3題というように、曖昧な「化学平衡の復習」をその日に完了すべき数値へ変換できます。

❷ 生徒ごとの個別行動プラン

全員に同じ課題を出すのではなく、現在の得点、得意・不得意、志望校の配点に合わせて、生徒ごとの行動プランを設計します。

モル濃度で止まる生徒、共通イオン効果の向きを誤る生徒、Ka式は書けても近似を検算できない生徒を分け、同じ単元でも必要な演習順と問題数を個別に組み直せます。

❸ 毎日・毎週の徹底管理と確認テスト

日々の進捗確認に加えて毎週の確認テストを行い、基準に届かなければ追加課題と計画修正を行って、遅れをその週のうちに戻します。

毎日の立式と正答状況を確認し、週の確認テストで体積や濃度を変えた類題を再出題することで、等体積の例題だけを覚えた状態を見抜き、未定着なら追加課題へ戻せます。

❹ 採用率0.6%の専属講師陣

講師は難関大学合格実績と独自審査を満たした人材から採用し、採用率は0.6%です。指導の質は講師満足度アンケート回答1,524件でも継続的に検証しています。

採用率0.6%の専属講師陣が、答え合わせだけで終えず、誤答が単位換算・物質量・混合後濃度・平衡式・近似のどこで起きたかを特定します。講師満足度アンケートは1,524件です。

❺ 大学受験〜英語資格まで専門コース展開

大学・学部特化の大学受験、総合型選抜・推薦、英検・TOEIC・TOEFL・IELTS・TEAPなどの英語資格、高校受験まで専門コースを展開しています。

大学・学部ごとの化学の出題範囲と計算量に合わせ、一般選抜だけでなく総合型選抜・推薦、英語資格、高校受験まで専門コースの選択肢を踏まえて受験全体の学習時間を管理できます。

❻ LINE質問対応+無料説明会・資料請求

授業がない日もLINEで質問でき、入会前にはZoomの無料説明会や資料請求を利用できます。生徒と保護者が指導内容を確認してから判断できます。

学習中にKa式や二次方程式の疑問が出たときはLINEで質問でき、Zoomの無料説明会では現在の化学力と志望校から必要な管理内容を保護者同席でも確認でき、資料請求もできます。

鬼管理専門塾の大学受験コースには1カ月返金保証制度があります。対象や適用条件は、公式の制度ページと無料説明会で必ず確認してください。無料説明会はZoomで実施され、保護者同席も可能です。現在使っている化学問題集や模試答案を用意し、知識不足だけでなく、単位換算、立式、計算速度、近似検算、復習間隔のどこが止まっているかを相談すると、必要な管理を具体化しやすくなります。

1日単位の管理方法と従来塾の3つの限界は「鬼管理」とは何かを説明する公式ページで確認できます。また、指導の結果を判断する材料として、鬼管理専門塾の合格実績も確認してください。実績だけで決めず、自分の志望校で化学が何点必要か、平衡計算を何週間でどの水準へ上げるか、誤答を何日後に再テストするかまで無料説明会で質問することが大切です。

まとめ｜混合後濃度→ICE表→Ka→近似検算の順で解く

塩酸と酢酸を混ぜた電離定数の問題では、最初に各溶質の物質量cVと混合後の全体積を求めます。例題では0.016 mol/Lの酢酸50 mLと0.020 mol/Lの塩酸50 mLを混ぜるので、混合後の酢酸形式濃度は0.0080 mol/L、塩酸由来H^＋濃度は0.010 mol/Lです。塩酸はほぼ完全電離し、酢酸は共通イオンH^＋によって電離を抑えられます。

酢酸の追加電離量をx mol/Lと置くと、平衡時は[CH₃COOH]=0.0080−x、[H^＋]=0.010＋x、[CH₃COO⁻]=xです。したがって厳密式は2.5×10⁻⁵={(0.010＋x)x}/{(0.0080−x)}です。xが十分小さいと確認できる条件では、2.5×10⁻⁵≈0.010x/0.0080より、x=2.0×10⁻⁵ mol/Lとなります。厳密解は約1.991×10⁻⁵ mol/Lで、近似との差は小さいと検算できます。

今日の学習では、まず例題を何も見ずに解き、計算の各行へ「希釈」「塩酸由来」「酢酸由来」「近似」という役割を書き添えてください。次に酢酸30 mL・塩酸70 mLなど体積だけを変え、一般式から混合後濃度を作ります。最後に誤答を「単位」「物質量」「平衡の向き」「ICE表」「近似」「計算」に分類し、間違えた工程だけ類題を追加します。解答の数字ではなく、順番を再現できることが到達目標です。

よくある質問

疑問	先に確認する章
Kaの定義と強酸・弱酸	Kaの意味
混合後の濃度	体積と希釈
H⁺が酢酸を抑える理由	共通イオン効果
xの置き方	ICE表
近似と厳密解	例題・二次方程式

Q. 塩酸と酢酸を混ぜたときの電離定数Kaの式はどう立てますか？

A. 混合後の酢酸形式濃度をC₀、塩酸由来のH⁺濃度をH₀、酢酸の追加電離量をxとすると、平衡時は[CH₃COOH]=C₀−x、[H⁺]=H₀＋x、[CH₃COO⁻]=xです。したがってKa={(H₀＋x)x}/{(C₀−x)}と立てます。

Q. なぜ混合前の0.016 mol/Lと0.020 mol/Lをそのまま使わないのですか？

A. 混ぜると全体積が100 mLへ増え、各溶質が希釈されるからです。酢酸は0.016×50/100=0.0080 mol/L、塩酸は0.020×50/100=0.010 mol/Lになります。等体積では比が同じでも、混合後濃度を求めるのが一般に正しい手順です。

Q. 塩酸は電離度が小さいから完全電離すると考えるのですか？

A. 違います。強酸の塩酸は高校化学の通常の条件で電離度αをほぼ1とみなします。電離度が小さいのは弱酸である酢酸側です。塩酸はHCl→H⁺＋Cl⁻、酢酸は平衡矢印で表します。

Q. 塩酸を加えると酢酸の電離が抑えられるのはなぜですか？

A. 塩酸が供給するH⁺は、酢酸の電離反応CH₃COOH⇄H⁺＋CH₃COO⁻の生成物です。H⁺が増えると平衡がH⁺を消費する左向きへ移り、酢酸イオンの生成が減ります。これを共通イオン効果といいます。

Q. 塩酸と酢酸は先に中和反応をさせますか？

A. どちらも酸なので、この組合せを酸と塩基の中和として全量反応させません。塩酸をH⁺の初期供給源として扱い、そのH⁺がある中で酢酸の電離平衡を考えます。

Q. 酢酸イオン濃度はなぜxと置けるのですか？

A. この問題では混合直後の酢酸イオンを0とみなし、酢酸がx mol/L電離すると係数1:1でCH₃COO⁻がx mol/L生じるからです。同時にH⁺もx mol/L増え、CH₃COOHはx mol/L減ります。

Q. 例題の酢酸イオン濃度はいくつですか？

A. 近似前の式は2.5×10⁻⁵={(0.010＋x)x}/{(0.0080−x)}です。xが十分小さいとして2.5×10⁻⁵≈0.010x/0.0080とすると、x=2.0×10⁻⁵ mol/Lです。これが酢酸イオン濃度です。

Q. 近似してよいかはどう確認しますか？

A. 求めたxを、無視した相手と比較します。この例ではx/0.0080=0.25%、x/0.010=0.20%で、どちらも小さいためC₀−x≈C₀、H₀＋x≈H₀とした近似は妥当です。

Q. 近似しない厳密解はどう求めますか？

A. x²＋(H₀＋Ka)x−KaC₀=0へ変形し、二次方程式の正の根を採用します。この例の厳密解は約1.991×10⁻⁵ mol/Lで、近似解2.0×10⁻⁵ mol/Lとの差は約0.45%です。

Q. 50 mLという体積は使わなくてもよいのですか？

A. この例では両方が50 mLなので同じ2分の1に希釈され、近似式の濃度比で希釈率が相殺されます。ただし体積が異なる問題では相殺されません。毎回cV/(V₁＋V₂)で混合後濃度を求めてください。

Q. 物質収支と電荷収支は何のために使いますか？

A. 物質収支[CH₃COOH]＋[CH₃COO⁻]=C₀は酢酸成分の保存を、電荷収支は正負の電荷の一致を確認します。ICE表やKa式の置き方を別の原理から検算でき、複雑な平衡問題ほど役立ちます。

Q. 塩酸と酢酸の混合問題を定着させる勉強法は？

A. 数値を覚えず、①cVと全体積、②混合後濃度、③ICE表、④近似前のKa式、⑤近似、⑥割合で検算の六段階を白紙で再現します。体積や濃度を変えた類題を当日・翌日・1週間後に解いてください。