問題1
電気伝導度の測定によると、純水に対するBaSO4の溶解度は、
25℃で1.05×10-5モル/Lとなる。
硫酸バリウムの溶解度積を計算せよ。

公式通りの問題ですね。どうしますか?

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問題2
実験によれば、25℃で純水にフッ化バリウムBaF2
飽和させたとき、バリウムイオンの濃度は7.6×10-3モル/L
となる。この溶液中のフッ素イオンの濃度はいくらか。
フッ化バリウムの溶解度積はいくらか。

これも簡単な問題ですね。どうしますか?

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問題3
硫酸鉛PbSO4の溶解度積は1.8×10-8である。
硫酸鉛の溶解度を

  
  
  

に対して計算せよ。

どうしますか?

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問題4

 固体が沈殿し始める直前の硫酸イオンの濃度はいくらか?
 初めに生じる沈殿は何か。CaSO4が沈殿し始める直前の
バリウムイオンの濃度を計算せよ。ただし、希釈は無視する。
 Ca2+とBa2+を硫酸イオンで選択沈殿により分離することは可能か。

どうしますか?

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問題5

0.200M NaBrO3溶液の60.0mLに0.100M AgNO3
40.0mL加えるとAgBrO3の沈殿ができる。
この反応の化学量論をもとに、臭素酸イオンの
最終濃度を求めよ。
また、溶液中に残るAg+の濃度はいくらか。

当量計算がはいってくるので少しやっかいですね。
どうしますか?

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溶解度積を求める問題ですが、溶解度積の基本事項が
わかっているかどうかを調べるため、少し質問をしてみます。

固体の塩化銀を水に溶かしました。
どんな反応が起きるでしょうか?

  

  

  


 


 
反応は分かりますね。

  

平衡定数の書き方の基本は

  分子に化学反応の係数をべき指数とした生成物の濃度
  分母に      〃        反応物の濃度

もういいかげんに正しく理解して下さい。

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違います。

  

これは固体の塩化銀が溶けて、分子状のAgClの
溶液ができる反応を意味します。

AgClは塩です。イオン結合とはどんなものだったのか
思い出しましょう。分子の形のままですか?


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  溶解度積を求めるのなら、この式に、
  それぞれのイオンの濃度を代入すればいいですね。



「Ba2+」として正しい値は次のどれか?

  

  

  

  


 


 
残念ながら、ちがいます。

  


あなたの考えはよく分かるのですが(いいかげんに答えたのでなければ)
AgClは強電解質です。水に溶けたとき、分子の
形のままで残っているAgClはないのです。

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どうして?

  

溶解したBaSO4はすべてイオンになります。
上の反応式から考えて、Ba2+の濃度はすぐに
わかるのではありませんか?
もういちど、答えて下さい。

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そうですね。

  

AgClは強電解質ですから、水に溶けるとすべてイオンになります。
ところで、この平衡はどちらに片寄っていると思いますか?

  ほとんど固体のAgClの状態

  固体とイオンがほぼ同量存在する状態

  ほとんどイオンの状態


 


 


「SO42-」として正しい値は次のどれか?

  

  

  

  


 


 
いいえ、そんなことはありません。

  平衡定数は反応式があるからといって
  その反応が完全に進行するものばかりでは
  ないから導入されたものです。
  塩素イオンが存在するとき、硝酸銀溶液を
  加えるとどうなるか、あなたは知っているでは
  ありませんか。


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なぜ?  こんなに簡単なことがわからないなら、

     あなたは大学生とはいえません。

  

溶解したBaSO4はすべてイオンになりますから、
SO42-の濃度はすぐにわかるはずです。

       もういちど、答えて下さい。


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その通り。

溶解度積は水に非常に溶けにくい(固体のままで残っている)
塩についての溶解反応の平衡定数です。

  

この場合の溶解度積を表わす式はどれですか?

  

  

  

  


 


 


BaSO4の溶解度積を求める計算式は次のどれか?

  

  

  

  

  


 


 
まだそんなことをいっているのですか?
第5章をまじめにやりましたか?


「固体の濃度は一定」だから、これは平衡定数に
含めて考えます。
では、

  

        の平衡定数は?


  

  


 


 
それでは問題の硫酸バリウムについて考えてみましょう。
硫酸バリウムの溶解度積を表わす式として正しいのはどれか?

  

  

  

  


 


 
【解答】

硫酸バリウムの溶解度積は

  


  メニューへ

 

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これが答ですね。

  メニューへ


 


 
フッ化バリウムを純水に溶解したとき、
反応式はどうなりますか?

  

  

  

  

  


 


 


  1モルのBaF2から1モルのBa2+
         2モルの F-が生じます。

錯覚を起こさないように気をつけて、
もう一度、解答して下さい。


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そんなものが存在しますか?

もう少しよく考えましょう!



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  フッ化バリウムの溶解度積を表わす式として
  正しいのは次のうちどれか。

    

    

    

    


 


 
化学量論の基本ができていません。

   反応式の両辺の原子の数が同じ

これが化学反応式の基本ではありませんか?
高校のときにできたことが今できないなんて、
あなたは退化の一途をたどっています!! 


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溶解度積は平衡定数の一種です。


   ★ 反応式の係数がベキ指数になる。

   ★ 固体の濃度は平衡定数に含める。


このルールを頭において、もう一度考えて下さい。


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BaF2は難溶性の塩ですが、塩であることには
変わりありませんから、水に溶けるとすべて
イオンになります。分子の形で溶液中に存在しません。

溶解度積を考えるときの大前提ですね。
     もういちど、考えて下さい。


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純水にBaF2を飽和させると、

  

BaF2の溶解度積を求める計算式として正しいのはどれか?

  

  

  

  

  


 


 


  BaF2を水に溶かしたとき、

    

それではF-の濃度はどれだけですか?

  

  

  

  


 


 
【解答】

  フッ素イオンの濃度

    

  フッ化バリウムの溶解度積

    

  メニューへ

 


 
  



これが答です。


  メニューへ

 


 
PbSO4の溶解度積を表わす式として
正しいのはどれか?

  

  

  

  


 


 


いないのですから、Pb2+の濃度がわからない
わけはありません。
真剣に問題をやっていますか??


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PbSO4の溶解の反応式は

  

これはすぐにわかるはずです。
この反応式がわかっているのなら、どうして溶解度積の
式が出せないのですか?

     もう一度、答えて下さい。


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PbSO4の溶解度は純水に対する値
1.34×10-4 mol/Lより小さいのです。

どうしてPb(NO3)2からのPb2+の量が
無視できますか?

     よく考えましょうね……。


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純水に対する溶解度を求めるためには[Pb2+]と
[SO42-]の間の関係式を使って方程式を
立てなくてはいけません。
PbSO4を水に溶かしたとき、[Pb2+]と[SO42-]の
間には、どんな関係が成立しますか?

  

  

  


 


 
そうですね。



ところが、Pb(NO3)2の濃度は0.1mol/Lであるのに
対して、PbSO4の溶解度は純水に対する値
1.34×10-4 mol/Lよりも小さい。

従って、ほとんど無視できます。
だから、[Pb2+]=0.1とすることができます。


  次へ


 


 


PbSO4を純水に溶かしたとき、[Pb2+]の値(mol/L)
に最も近いのはどれですか?

  

  

  


 


 


  

  

  

  


 


 
  

  

これを解くだけです。
どこで計算まちがいをしたのですか?

  自分の電卓に慣れて下さい Ne。


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[SO42-]はPbSO4が溶解することによってのみ生じるので、




  次へ

 


 
  

  


これが純水に対するPbSO4の溶解度です。


  次へ

 


 


求めることにしましょう。



第1項は水に対する溶解度1.34×10-4より小さいことが
わかっていますが、どのくらい小さいかはまだわかりません。
第2項は1.0×10-3です。
  第1項は第2項の10分の1くらいかもしれません。
困りましたね。




  次へ


 


 



溶解度を求めましょう。
ルシャトリエの法則から考えて、この溶液に対する
溶解度は純水に対する溶解度よりも
小さいですか? 大きいですか?

  小さい 

  ほぼ同じ

  大きい 


 


 
純水に対して、次の平衡が成立しているとします。

  


これにPb(NO3)2を加えたとすると、
右辺のPb2+の量が増します。
従って、平衡は左へ移動する。
      
    溶解度は減少する。

このことを頭において問題を考えましょう!


  次へ


 


 



  

  

  

  


 


 






求めます。
ところで、この時のPb2+の濃度はどうなっているでしょうか?

  

  

  

  


 


 
【解答】

  

  

  


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  メニューへ


 


 


大きいとき、何が起こりますか?
理由も考えて下さい。

     わかったら次画面に進みましょう。


  次へ

 


 
下の絵を見て考えて下さい。





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この反応の平衡定数が、溶解度積KSPです。



この値が平衡定数に等しくなる方向、
すなわち、左向きに反応は進行します。

       

    CaSO4の固体が析出




  次へ


 


 
もし、溶液中に0.1MのCa2+だけが含まれている
としたら、SO42-の濃度がどれだけになったら、
CaSO4が析出しますか?




  

  

  

  


 


 
そうです! 先にBaSO4が沈殿します。




では、CaSO4が析出しはじめるときのBa2+の濃度に近いのは?



  

  

  

  


 


 



          簡単ですね。


  次へ


 


 
もし、溶液中に0.1MのBa2+だけが含まれている
としたら、SO42-の濃度がどれだけになったら、
BaSO4が析出しますか?




  

  

  

  


 


 
どうしてこれがわからないのですか?





    これがわかっているのですから……


  戻る


 


 



  次へ


 


 
沈殿が始まるのは、





硫酸ナトリウムを加えていくと、どちらが先に
沈殿しますか?

  

  

  


 


 
【解答】



従って、固体が析出を始めるのは、



最初に析出するのはBaSO4である。



ほとんどBa2+は残っていないので選択沈殿は可能。


  戻る


 


 




もともと0.1MずつあったCa2+イオンとBa2+イオンですが、
Ba2+イオンがほとんど沈殿して、残りが100万分の1に
なってはじめてCa2+の沈殿が始まりますから、
イオンを分離することが可能といえるでしょう。


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化学量論の計算をやるためには、反応式が必要ですね。

「 0.200M NaBrO3溶液に0.100M AgNO3
  反応させるとAgBrO3の沈殿ができる。」

これを化学式で書くと、どうなるでしょうか?


  次へ


 


 
0.200MのNaBrO3溶液60.0mLに
0.100MのAgNO3溶液40.0mLを加えたとき、
NaBrO3が0.008モル残る。



  0.008M

  0.08M

  0.133M

  0.200M


 


 



0.200MのNaBrO3溶液60.0mLに
0.100MのAgNO3溶液40.0mL加える。

当量関係からいって、過剰に存在しているのは
どちらでしょうか?

  

  

  


 


 
0.200MのNaBrO3溶液60.0mLに
0.100MのAgNO3溶液40.0mLを加えると、
NaBrO3が0.008モル残る。
全体の液量は100mLになる。




  次へ


 


 
どうして?

モル計算ができているかどうか確かめます。
0.200MのNaBrO3溶液の60.0mLには
NaBrO3が何モル含まれていますか。

  0.012モル

  0.120モル

  0.200モル

  0.600モル

  1.20 モル


 


 
60mLと40mlを加えたのだから、
全体の液量は100mLであると考えます。
これに、0.008モルのNaBrO3が溶けている。




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計算まちがいです。
0.200M NaBrO3溶液とは、1000mL中に
0.200MのNaBrO3がとけている溶液のことですね。


もう一度やり直しましょう!


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0.200MのNaBrO3溶液60.0mLに
0.100MのAgNO3溶液40.0mLを加えると、




[Ag+](mol/L)に最も近い値はどれか?



  

  

  


 


 
そうですね。

これがわかったらさっきの問に答えられるはずです。
0.200MのNaBrO3溶液60.0mLと
0.100MのAgNO3溶液40.0mLでは
どちらが過剰に存在しているのでしょうか。

  

  

  


 


 
これができないなんて……。


  AgBrO3の溶解度積

  


   ~ よく電卓に慣れておこう。~


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0.200M NaBrO3溶液60.0mLに含まれる


0.100M AgNO3溶液40.0mLに含まれる



等モル反応するので、NaBrO3が過剰に存在する。


  次へ

 


 
0.200MのNaBrO3溶液60.0mLに
0.100MのAgNO3溶液40.0mLを加えたとき、
残っているNaBrO3のモル数はどれだけですか?

  0.002モル

  0.004モル

  0.008モル

  0.012モル

  0.040モル


 


 
【解答】

  0.1M AgNO3 40mLと当量なのは、
  0.2M NaBrO3 20mL



    




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これが溶液中に残っているAg+の濃度である。


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