第15章その他の反応の平衡
Key Equations重要な式
Chemistry End of Chapter Exercises章末問題
Exercises 1–60練習問題 1–60
Exercise 1問題 1
Complete the changes in concentrations for each of the following reactions:
次の各反応について、濃度の変化を完成させなさい。
(a)
(a)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
Solution解き方
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a) (b) (c) (d) (e)
Exercise 2問題 2
Complete the changes in concentrations for each of the following reactions:
次の各反応について、濃度の変化を完成させなさい。
(a)
(a)
(b
(b
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
Exercise 3問題 3
How do the concentrations of Ag+ and in a saturated solution above 1.0 g of solid Ag2CrO4 change when 100 g of solid Ag2CrO4 is added to the system? Explain.
1.0 gの固体Ag2CrO4の上にある飽和溶液について、この系に100 gの固体Ag2CrO4を加えると、Ag+との濃度はどのように変化するか。説明しなさい。
Solution解き方
There is no change. A solid has an activity of 1 whether there is a little or a lot.
英語のヒント
変化しない。固体の活量は、その量が少なくても多くても1である。
Exercise 4問題 4
How do the concentrations of Pb2+ and S2– change when K2S is added to a saturated solution of PbS?
PbSの飽和溶液にK2Sを加えると、Pb2+とS2–の濃度はどのように変化するか。
Exercise 5問題 5
What additional information do we need to answer the following question: How is the equilibrium of solid silver bromide with a saturated solution of its ions affected when the temperature is raised?
次の問いに答えるには、どのような追加情報が必要か。「温度を上げると、固体の臭化銀とそのイオンの飽和溶液との平衡は、どのような影響を受けるか。」
Solution解き方
The solubility of silver bromide at the new temperature must be known. Normally the solubility increases and some of the solid silver bromide will dissolve.
新しい温度での臭化銀の溶解度を知る必要がある。通常は溶解度が増加し、固体臭化銀の一部が溶ける。
Exercise 6問題 6
Which of the following slightly soluble compounds has a solubility greater than that calculated from its solubility product because of hydrolysis of the anion present: CoSO3, CuI, PbCO3, PbCl2, Tl2S, KClO4?
次の難溶性化合物のうち、含まれる陰イオンの加水分解によって、溶解度積から計算した値よりも溶解度が大きくなるものはどれか。CoSO3、CuI、PbCO3、PbCl2、Tl2S、KClO4。
Exercise 7問題 7
Which of the following slightly soluble compounds has a solubility greater than that calculated from its solubility product because of hydrolysis of the anion present: AgCl, BaSO4, CaF2, Hg2I2, MnCO3, and ZnS?
次の難溶性化合物のうち、含まれる陰イオンの加水分解によって、溶解度積から計算した値よりも溶解度が大きくなるものはどれか。AgCl、BaSO4、CaF2、Hg2I2、MnCO3、ZnS。
Solution解き方
CaF2, MnCO3, and ZnS
CaF2、MnCO3、ZnS。
Exercise 8問題 8
Write the ionic equation for dissolution and the solubility product (Ksp) expression for each of the following slightly soluble ionic compounds:
次の難溶性イオン化合物それぞれについて、溶解のイオン反応式と、溶解度積(Ksp)の式を書きなさい。
(a) PbCl2
(a) PbCl2
(b) Ag2S
(b) Ag2S
(c) Sr3(PO4)2
(c) Sr3(PO4)2
(d) SrSO4
(d) SrSO4
Exercise 9問題 9
Write the ionic equation for the dissolution and the Ksp expression for each of the following slightly soluble ionic compounds:
次の難溶性イオン化合物それぞれについて、溶解のイオン反応式とKspの式を書きなさい。
(a) LaF3
(a) LaF3
(b) CaCO3
(b) CaCO3
(c) Ag2SO4
(c) Ag2SO4
(d) Pb(OH)2
(d) Pb(OH)2
Solution解き方
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)
(a) (b) (c) (d)
Exercise 10問題 10
The Handbook of Chemistry and Physics gives solubilities of the following compounds in grams per 100 mL of water. Because these compounds are only slightly soluble, assume that the volume does not change on dissolution and calculate the solubility product for each.
『Handbook of Chemistry and Physics』には、次の化合物の溶解度が、水100 mLあたりのグラム数で示されている。これらの化合物はわずかしか溶けないので、溶解しても体積は変わらないと仮定し、それぞれの溶解度積を計算しなさい。
(a) BaSiF6, 0.026 g/100 mL (contains ions)
(a) BaSiF6、0.026 g/100 mL(イオンを含む)
(b) Ce(IO3)4, 1.5 10–2 g/100 mL
(b) Ce(IO3)4, 1.5 10–2 g/100 mL
(c) Gd2(SO4)3, 3.98 g/100 mL
(c) Gd2(SO4)3, 3.98 g/100 mL
(d) (NH4)2PtBr6, 0.59 g/100 mL (contains ions)
(d) (NH4)2PtBr6、0.59 g/100 mL(イオンを含む)
Exercise 11問題 11
The Handbook of Chemistry and Physics gives solubilities of the following compounds in grams per 100 mL of water. Because these compounds are only slightly soluble, assume that the volume does not change on dissolution and calculate the solubility product for each.
『Handbook of Chemistry and Physics』には、次の化合物の溶解度が、水100 mLあたりのグラム数で示されている。これらの化合物はわずかしか溶けないので、溶解しても体積は変わらないと仮定し、それぞれの溶解度積を計算しなさい。
(a) BaSeO4, 0.0118 g/100 mL
(a) BaSeO4, 0.0118 g/100 mL
(b) Ba(BrO3)2·H2O, 0.30 g/100 mL
(b) Ba(BrO3)2·H2O, 0.30 g/100 mL
(c) NH4MgAsO4·6H2O, 0.038 g/100 mL
(c) NH4MgAsO4·6H2O, 0.038 g/100 mL
(d) La2(MoO4)3, 0.00179 g/100 mL
(d) La2(MoO4)3, 0.00179 g/100 mL
Solution解き方
(a)1.77 10–7; (b) 1.6 10–6; (c) 2.2 10–9; (d) 7.91 10–22
(a)1.77 10–7; (b) 1.6 10–6; (c) 2.2 10–9; (d) 7.91 10–22
Exercise 12問題 12
Use solubility products and predict which of the following salts is the most soluble, in terms of moles per liter, in pure water: CaF2, Hg2Cl2, PbI2, or Sn(OH)2.
溶解度積を用いて、次の塩のうち、純水中で1リットルあたりのモル数で表した溶解度が最も大きいものを予測しなさい。CaF2、Hg2Cl2、PbI2、Sn(OH)2。
Exercise 13問題 13
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the molar solubility of each of the following from its solubility product:
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各物質の溶解度積からモル溶解度を計算しなさい。
(a) KHC4H4O6
(a) KHC4H4O6
(b) PbI2
(b) PbI2
(c) Ag4[Fe(CN)6], a salt containing the ion
(c) Ag4[Fe(CN)6]、イオンを含む塩。
(d) Hg2I2
(d) Hg2I2
Solution解き方
(a) 2 10–2 M; (b) 1.5 10–3 M; (c) 2.27 10–9 M; (d) 2.2 10–10 M
(a) 2 10–2 M; (b) 1.5 10–3 M; (c) 2.27 10–9 M; (d) 2.2 10–10 M
Exercise 14問題 14
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the molar solubility of each of the following from its solubility product:
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各物質の溶解度積からモル溶解度を計算しなさい。
(a) Ag2SO4
(a) Ag2SO4
(b) PbBr2
(b) PbBr2
(c) AgI
(c) AgI
(d) CaC2O4·H2O
(d) CaC2O4·H2O
Exercise 15問題 15
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the concentration of all solute species in each of the following solutions of salts in contact with a solution containing a common ion. Show that changes in the initial concentrations of the common ions can be neglected.
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各塩を共通イオンを含む溶液と接触させたときの溶液中のすべての溶質化学種の濃度を計算しなさい。共通イオンの初濃度からの変化を無視できることを示しなさい。
(a) AgCl(s) in 0.025 M NaCl
(a) 0.025 M NaCl中のAgCl(s)
(b) CaF2(s) in 0.00133 M KF
(b) 0.00133 M KF中のCaF2(s)
(c) Ag2SO4(s) in 0.500 L of a solution containing 19.50 g of K2SO4
(c) 19.50 gのK2SO4を含む0.500 Lの溶液中のAg2SO4(s)
(d) Zn(OH)2(s) in a solution buffered at a pH of 11.45
(d) pH 11.45に緩衝された溶液中のZn(OH)2(s)
Solution解き方
(a) 6.4 10−9 M = [Ag+], [Cl−] = 0.025 M. Check: an insignificant change;
(b) 2.2 10−5 M = [Ca2+], [F−] = 0.0013 M. Check: This value is less than 5% and can be ignored.
(c) 0.2238 M = [Ag+] = 7.4 10–3 M. Check: the condition is satisfied.
(d) [OH–] = 2.8 10–3 M; 5.7 10−12 M = [Zn2+]. Check: x is less than 5% of [OH–] and is, therefore, negligible.
(b) 2.2 10−5 M = [Ca2+], [F−] = 0.0013 M. Check: This value is less than 5% and can be ignored.
(c) 0.2238 M = [Ag+] = 7.4 10–3 M. Check: the condition is satisfied.
(d) [OH–] = 2.8 10–3 M; 5.7 10−12 M = [Zn2+]. Check: x is less than 5% of [OH–] and is, therefore, negligible.
(a) 6.4 10−9 M = [Ag+]、[Cl−] = 0.025 M。確認:。無視できる変化である。(b) 2.2 10−5 M = [Ca2+]、[F−] = 0.0013 M。確認:。この値は5%未満なので無視できる。(c) 0.2238 M = 、[Ag+] = 7.4 10–3 M。確認:。条件を満たしている。(d) [OH–] = 2.8 10–3 M、5.7 10−12 M = [Zn2+]。確認:。xは[OH–]の5%未満なので、無視できる。
Exercise 16問題 16
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the concentration of all solute species in each of the following solutions of salts in contact with a solution containing a common ion. Show that changes in the initial concentrations of the common ions can be neglected.
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各塩を共通イオンを含む溶液と接触させたときの溶液中のすべての溶質化学種の濃度を計算しなさい。共通イオンの初濃度からの変化を無視できることを示しなさい。
(a) TlCl(s) in 1.250 M HCl
(a) 1.250 M HCl中のTlCl(s)
(b) PbI2(s) in 0.0355 M CaI2
(b) 0.0355 M CaI2中のPbI2(s)
(c) Ag2CrO4(s) in 0.225 L of a solution containing 0.856 g of K2CrO4
(c) 0.856 gのK2CrO4を含む0.225 Lの溶液中のAg2CrO4(s)
(d) Cd(OH)2(s) in a solution buffered at a pH of 10.995
(d) pH 10.995に緩衝された溶液中のCd(OH)2(s)
Exercise 17問題 17
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the concentration of all solute species in each of the following solutions of salts in contact with a solution containing a common ion. State whether or not it is appropriate to neglect the changes in the initial concentrations of the common ions.
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各塩を共通イオンを含む溶液と接触させたときの溶液中のすべての溶質化学種の濃度を計算しなさい。共通イオンの初濃度からの変化を無視することが適切かどうかも述べなさい。
(a) TlCl(s) in 0.025 M TlNO3
(a) 0.025 M TlNO3中のTlCl(s)
(b) BaF2(s) in 0.313 M KF
(b) 0.313 M KF中のBaF2(s)
(c) MgC2O4 in 2.250 L of a solution containing 8.156 g of Mg(NO3)2
(c) 8.156 gのMg(NO3)2を含む2.250 Lの溶液中のMgC2O4
(d) Ca(OH)2(s) in an unbuffered solution initially with a pH of 12.700
(d) 初めのpHが12.700で、緩衝されていない溶液中のCa(OH)2(s)
Solution解き方
(a) The change in initial concentration of common ion may not be neglected (must solve quadratic equation)
[Ti+] =0.031 M
[Cl–] = 0.0056 M (b) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Ba2+] = 2.4 10–4 M
[F–] = 0.313 M;
(c) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Mg2+] = 0.0244 M
(d) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Ca2+] = 5.18 10–4 M
[C2)42–] = 0.051 M
[Ti+] =0.031 M
[Cl–] = 0.0056 M (b) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Ba2+] = 2.4 10–4 M
[F–] = 0.313 M;
(c) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Mg2+] = 0.0244 M
(d) The change in initial concentration of common ion may be neglected.
[Ca2+] = 5.18 10–4 M
[C2)42–] = 0.051 M
(a) 共通イオンの初濃度からの変化は無視できない(二次方程式を解く必要がある)。[Ti+] = 0.031 M、[Cl–] = 0.0056 M。(b) 共通イオンの初濃度からの変化は無視できる。[Ba2+] = 2.4 10–4 M、[F–] = 0.313 M。(c) 共通イオンの初濃度からの変化は無視できる。[Mg2+] = 0.0244 M、。(d) 共通イオンの初濃度からの変化は無視できる。[Ca2+] = 5.18 10–4 M、[C2)42–] = 0.051 M。
Exercise 18問題 18
Explain why the changes in concentrations of the common ions in Exercise 17 can be neglected.
問題17で共通イオンの濃度変化を無視できる理由を説明しなさい。
Exercise 19問題 19
Explain why the changes in concentrations of the common ions in Exercise 18 cannot be neglected.
問題18で共通イオンの濃度変化を無視できない理由を説明しなさい。
Solution解き方
The changes in concentration are greater than 5% and thus exceed the maximum value for disregarding the change.
英語のヒント
濃度変化が5%より大きく、したがって変化を無視できる上限を超えている。
Exercise 20問題 20
Calculate the solubility of aluminum hydroxide, Al(OH)3, in a solution buffered at pH 11.00.
pH 11.00に緩衝された溶液中での水酸化アルミニウムAl(OH)3の溶解度を計算しなさい。
Exercise 21問題 21
Refer to Appendix J for solubility products for calcium salts. Determine which of the calcium salts listed is most soluble in moles per liter and which is most soluble in grams per liter.
カルシウム塩の溶解度積について付録Jを参照しなさい。記載されたカルシウム塩のうち、1リットルあたりのモル数で表した溶解度が最大のものと、1リットルあたりのグラム数で表した溶解度が最大のものを求めなさい。
Solution解き方
CaSO4∙2H2O is the most soluble Ca salt in mol/L, and it is also the most soluble Ca salt in g/L.
CaSO4∙2H2Oは、mol/Lで表した溶解度が最大のCa塩であり、g/Lで表した溶解度も最大のCa塩である。
Exercise 22問題 22
Most barium compounds are very poisonous; however, barium sulfate is often administered internally as an aid in the X-ray examination of the lower intestinal tract (Figure 15.4). This use of BaSO4 is possible because of its low solubility. Calculate the molar solubility of BaSO4 and the mass of barium present in 1.00 L of water saturated with BaSO4.
英語のヒント
バリウム化合物の大半には強い毒性がある。しかし、硫酸バリウムは、下部腸管のX線検査を補助するため、しばしば体内に投与される(図15.4)。BaSO4をこのように使えるのは、溶解度が低いためである。BaSO4のモル溶解度と、BaSO4で飽和した水1.00 Lに含まれるバリウムの質量を計算しなさい。
Exercise 23問題 23
Public Health Service standards for drinking water set a maximum of 250 mg/L (2.60 10–3 M) of because of its cathartic action (it is a laxative). Does natural water that is saturated with CaSO4 (“gyp” water) as a result or passing through soil containing gypsum, CaSO4·2H2O, meet these standards? What is the concentration of in such water?
英語のヒント
公衆衛生局の飲料水基準では、に瀉下作用(下剤としての作用)があるため、その上限を250 mg/L(2.60 10–3 M)としている。石膏CaSO4·2H2Oを含む土壌を通ることでCaSO4に飽和した天然水(「石膏水」)は、この基準を満たすか。この水の濃度はいくらか。
Solution解き方
7.8 10–3 M = = [Ca2+]; Since this concentration is higher than 2.60 10–3 M, “gyp” water does not meet the standards.
7.8 10–3 M = = [Ca2+]。この濃度は2.60 10–3 Mより高いので、「石膏水」は基準を満たさない。
Exercise 24問題 24
Perform the following calculations:
次の計算を行いなさい。
(a) Calculate [Ag+] in a saturated aqueous solution of AgBr.
(a) AgBrの飽和水溶液中の[Ag+]を計算しなさい。
(b) What will [Ag+] be when enough KBr has been added to make [Br–] = 0.050 M?
(b) [Br–] = 0.050 MになるだけのKBrを加えると、[Ag+]はいくらになるか。
(c) What will [Br–] be when enough AgNO3 has been added to make [Ag+] = 0.020 M?
(c) [Ag+] = 0.020 MになるだけのAgNO3を加えると、[Br–]はいくらになるか。
Exercise 25問題 25
The solubility product of CaSO4·2H2O is 2.4 10–5. What mass of this salt will dissolve in 1.0 L of 0.010 M
CaSO4·2H2Oの溶解度積は2.4 10–5である。0.010 Mの 1.0 Lに、この塩はどれだけの質量溶けるか。
Solution解き方
Mass (CaSO4·2H2O) = 0.72 g
質量(CaSO4·2H2O)= 0.72 g
Exercise 26問題 26
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the concentrations of ions in a saturated solution of each of the following (see Appendix J for solubility products).
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各物質の飽和溶液中のイオン濃度を計算しなさい(溶解度積は付録J参照)。
(a) TlCl
(a) TlCl
(b) BaF2
(b) BaF2
(c) Ag2CrO4
(c) Ag2CrO4
(d) CaC2O4·H2O
(d) CaC2O4·H2O
(e) the mineral anglesite, PbSO4
(e) 鉱物の硫酸鉛鉱PbSO4
Exercise 27問題 27
Assuming that no equilibria other than dissolution are involved, calculate the concentrations of ions in a saturated solution of each of the following (see Appendix J for solubility products):
溶解以外の平衡は関与しないと仮定し、次の各物質の飽和溶液中のイオン濃度を計算しなさい(溶解度積は付録J参照)。
(a) AgI
(a) AgI
(b) Ag2SO4
(b) Ag2SO4
(c) Mn(OH)2
(c) Mn(OH)2
(d) Sr(OH)2·8H2O
(d) Sr(OH)2·8H2O
(e) the mineral brucite, Mg(OH)2
(e) 鉱物のブルーサイトMg(OH)2
Solution解き方
(a) [Ag+] = [I–] = 1.3 10–5 M; (b) [Ag+] = 2.88 10–2 M, = 1.44 10–2 M; (c) [Mn2+] = 3.7 10–5 M, [OH–] = 7.4 10–5 M; (d) [Sr2+] = 4.3 10–2 M, [OH–] = 8.6 10–2 M; (e) [Mg2+] = 1.3 10–4 M, [OH–] = 2.6 10–4 M.
(a) [Ag+] = [I–] = 1.3 10–5 M; (b) [Ag+] = 2.88 10–2 M, = 1.44 10–2 M; (c) [Mn2+] = 3.7 10–5 M, [OH–] = 7.4 10–5 M; (d) [Sr2+] = 4.3 10–2 M, [OH–] = 8.6 10–2 M; (e) [Mg2+] = 1.3 10–4 M, [OH–] = 2.6 10–4 M.
Exercise 28問題 28
The following concentrations are found in mixtures of ions in equilibrium with slightly soluble solids. From the concentrations given, calculate Ksp for each of the slightly soluble solids indicated:
難溶性固体と平衡にあるイオン混合物について、次の濃度が得られた。与えられた濃度から、示した各難溶性固体のKspを計算しなさい。
(a) AgBr: [Ag+] = 5.7 10–7 M, [Br–] = 5.7 10–7 M
(a) AgBr: [Ag+] = 5.7 10–7 M, [Br–] = 5.7 10–7 M
(b) CaCO3: [Ca2+] = 5.3 10–3 M, = 9.0 10–7 M
(b) CaCO3: [Ca2+] = 5.3 10–3 M, = 9.0 10–7 M
(c) PbF2: [Pb2+] = 2.1 10–3 M, [F–] = 4.2 10–3 M
(c) PbF2: [Pb2+] = 2.1 10–3 M, [F–] = 4.2 10–3 M
(d) Ag2CrO4: [Ag+] = 5.3 10–5 M, 3.2 10–3 M
(d) Ag2CrO4: [Ag+] = 5.3 10–5 M, 3.2 10–3 M
(e) InF3: [In3+] = 2.3 10–3 M, [F–] = 7.0 10–3 M
(e) InF3: [In3+] = 2.3 10–3 M, [F–] = 7.0 10–3 M
Exercise 29問題 29
The following concentrations are found in mixtures of ions in equilibrium with slightly soluble solids. From the concentrations given, calculate Ksp for each of the slightly soluble solids indicated:
難溶性固体と平衡にあるイオン混合物について、次の濃度が得られた。与えられた濃度から、示した各難溶性固体のKspを計算しなさい。
(a) TlCl: [Tl+] = 1.21 10–2 M, [Cl–] = 1.2 10–2 M
(a) TlCl: [Tl+] = 1.21 10–2 M, [Cl–] = 1.2 10–2 M
(b) Ce(IO3)4: [Ce4+] = 1.8 10–4 M, = 2.6 10–13 M
(b) Ce(IO3)4: [Ce4+] = 1.8 10–4 M, = 2.6 10–13 M
(c) Gd2(SO4)3: [Gd3+] = 0.132 M, = 0.198 M
(c) Gd2(SO4)3: [Gd3+] = 0.132 M, = 0.198 M
(d) Ag2SO4: [Ag+] = 2.40 10–2 M, = 2.05 10–2 M
(d) Ag2SO4: [Ag+] = 2.40 10–2 M, = 2.05 10–2 M
(e) BaSO4: [Ba2+] = 0.500 M, = 2.16 10−10 M
(e) BaSO4: [Ba2+] = 0.500 M, = 2.16 10−10 M
Solution解き方
(a) 1.45 10–4; (b) 8.2 10–55; (c) 1.35 10–4; (d) 1.18 10–5; (e) 1.08 10–10
(a) 1.45 10–4; (b) 8.2 10–55; (c) 1.35 10–4; (d) 1.18 10–5; (e) 1.08 10–10
Exercise 30問題 30
Which of the following compounds precipitates from a solution that has the concentrations indicated? (See Appendix J for Ksp values.)
示した濃度の溶液から、次の化合物のうちどれが沈殿するか。(Kspの値は付録J参照。)
(a) KClO4: [K+] = 0.01 M, = 0.01 M
(a) KClO4: [K+] = 0.01 M, = 0.01 M
(b) K2PtCl6: [K+] = 0.01 M, = 0.01 M
(b) K2PtCl6: [K+] = 0.01 M, = 0.01 M
(c) PbI2: [Pb2+] = 0.003 M, [I–] = 1.3 10–3 M
(c) PbI2: [Pb2+] = 0.003 M, [I–] = 1.3 10–3 M
(d) Ag2S: [Ag+] = 1 10–10 M, [S2–] = 1 10–13 M
(d) Ag2S: [Ag+] = 1 10–10 M, [S2–] = 1 10–13 M
Exercise 31問題 31
Which of the following compounds precipitates from a solution that has the concentrations indicated? (See Appendix J for Ksp values.)
示した濃度の溶液から、次の化合物のうちどれが沈殿するか。(Kspの値は付録J参照。)
(a) CaCO3: [Ca2+] = 0.003 M, = 0.003 M
(a) CaCO3: [Ca2+] = 0.003 M, = 0.003 M
(b) Co(OH)2: [Co2+] = 0.01 M, [OH–] = 1 10–7 M
(b) Co(OH)2: [Co2+] = 0.01 M, [OH–] = 1 10–7 M
(c) CaHPO4: [Ca2+] = 0.01 M, = 2 10–6 M
(c) CaHPO4: [Ca2+] = 0.01 M, = 2 10–6 M
(d) Pb3(PO4)2: [Pb2+] = 0.01 M, = 1 10–13 M
(d) Pb3(PO4)2: [Pb2+] = 0.01 M, = 1 10–13 M
Solution解き方
(a) CaCO3 does precipitate. (b) The compound does not precipitate. (c) The compound does not precipitate. (d) The compound precipitates.
(a) CaCO3は沈殿する。(b) この化合物は沈殿しない。(c) この化合物は沈殿しない。(d) この化合物は沈殿する。
Exercise 32問題 32
Calculate the concentration of Tl+ when TlCl just begins to precipitate from a solution that is 0.0250 M in Cl–.
Cl–濃度が0.0250 Mの溶液からTlClがちょうど沈殿し始めるときの、Tl+濃度を計算しなさい。
Exercise 33問題 33
Calculate the concentration of sulfate ion when BaSO4 just begins to precipitate from a solution that is 0.0758 M in Ba2+.
Ba2+濃度が0.0758 Mの溶液からBaSO4がちょうど沈殿し始めるときの、硫酸イオン濃度を計算しなさい。
Solution解き方
1.42 10−9 M
1.42 10−9 M
Exercise 34問題 34
Calculate the concentration of Sr2+ when SrCrO4 starts to precipitate from a solution that is 0.0025 M in CrO42–.
CrO42–濃度が0.0025 Mの溶液からSrCrO4が沈殿し始めるときの、Sr2+濃度を計算しなさい。
Exercise 35問題 35
Calculate the concentration of when Ag3PO4 starts to precipitate from a solution that is 0.0125 M in Ag+.
Ag+濃度が0.0125 Mの溶液からAg3PO4が沈殿し始めるときの、濃度を計算しなさい。
Solution解き方
9.2 10−13 M
9.2 10−13 M
Exercise 36問題 36
Calculate the concentration of F– required to begin precipitation of CaF2 in a solution that is 0.010 M in Ca2+.
Ca2+濃度が0.010 Mの溶液でCaF2の沈殿を開始させるために必要な、F–濃度を計算しなさい。
Exercise 37問題 37
Calculate the concentration of Ag+ required to begin precipitation of Ag2CO3 in a solution that is 2.50 10–6 M in
濃度が2.50 10–6 Mの溶液でAg2CO3の沈殿を開始させるために必要な、Ag+濃度を計算しなさい。
Solution解き方
[Ag+] = 1.8 10–3 M
[Ag+] = 1.8 10–3 M
Exercise 38問題 38
What [Ag+] is required to reduce to 8.2 10–4 M by precipitation of Ag2CO3?
Ag2CO3を沈殿させてを8.2 10–4 Mに低下させるには、[Ag+]をいくらにする必要があるか。
Exercise 39問題 39
What [F–] is required to reduce [Ca2+] to 1.0 10–4 M by precipitation of CaF2?
CaF2を沈殿させて[Ca2+]を1.0 10–4 Mに低下させるには、[F–]をいくらにする必要があるか。
Solution解き方
6.3 10–4
6.3 10–4
Exercise 40問題 40
A volume of 0.800 L of a 2 10–4-M Ba(NO3)2 solution is added to 0.200 L of 5 10–4 M Li2SO4. Does BaSO4 precipitate? Explain your answer.
2 10–4 MのBa(NO3)2溶液0.800 Lを、5 10–4 MのLi2SO4 0.200 Lに加える。BaSO4は沈殿するか。答えの理由も説明しなさい。
Exercise 41問題 41
Perform these calculations for nickel(II) carbonate. (a) With what volume of water must a precipitate containing NiCO3 be washed to dissolve 0.100 g of this compound? Assume that the wash water becomes saturated with NiCO3 (Ksp = 1.36 10–7).
炭酸ニッケル(II)について、次の計算を行いなさい。(a) NiCO3を含む沈殿からこの化合物を0.100 g溶かすには、どれだけの体積の水で洗浄しなければならないか。洗浄水はNiCO3で飽和するものとする(Ksp = 1.36 10–7)。
(b) If the NiCO3 were a contaminant in a sample of CoCO3 (Ksp = 1.0 10–12), what mass of CoCO3 would have been lost? Keep in mind that both NiCO3 and CoCO3 dissolve in the same solution.
英語のヒント
(b) NiCO3がCoCO3の試料(Ksp = 1.0 10–12)に含まれる不純物だった場合、どれだけの質量のCoCO3が失われるか。NiCO3とCoCO3が同じ溶液に溶けることを忘れずに考えなさい。
Solution解き方
(a) 2.25 L; (b) 7.2 10–7 g
(a) 2.25 L; (b) 7.2 10–7 g
Exercise 42問題 42
Iron concentrations greater than 5.4 10–6 M in water used for laundry purposes can cause staining. What [OH–] is required to reduce [Fe2+] to this level by precipitation of Fe(OH)2?
洗濯用の水の鉄濃度が5.4 10–6 Mを超えると、しみの原因になりうる。Fe(OH)2を沈殿させて[Fe2+]をこの水準に下げるには、[OH–]をいくらにする必要があるか。
Exercise 43問題 43
A solution is 0.010 M in both Cu2+ and Cd2+. What percentage of Cd2+ remains in the solution when 99.9% of the Cu2+ has been precipitated as CuS by adding sulfide?
ある溶液のCu2+濃度とCd2+濃度はいずれも0.010 Mである。硫化物を加え、Cu2+の99.9%をCuSとして沈殿させたとき、Cd2+の何パーセントが溶液中に残っているか。
Solution解き方
100% of it is dissolved
100%が溶けている。
Exercise 44問題 44
A solution is 0.15 M in both Pb2+ and Ag+. If Cl– is added to this solution, what is [Ag+] when PbCl2 begins to precipitate?
ある溶液のPb2+濃度とAg+濃度はいずれも0.15 Mである。この溶液にCl–を加えた場合、PbCl2が沈殿し始めるときの[Ag+]はいくらか。
Exercise 45問題 45
What reagent might be used to separate the ions in each of the following mixtures, which are 0.1 M with respect to each ion? In some cases it may be necessary to control the pH. (Hint: Consider the Ksp values given in Appendix J.)
英語のヒント
各イオンについて0.1 Mである次の各混合物からイオンを分離するには、どのような試薬を使えるか。場合によってはpHを制御する必要がある。(ヒント:付録Jに示したKspの値を考慮する。)
(a) and Cu2+
(a) とCu2+
(b) and Cl–
(b) とCl–
(c) Hg2+ and Co2+
(c) Hg2+とCo2+
(d) Zn2+ and Sr2+
(d) Zn2+とSr2+
(e) Ba2+ and Mg2+
(e) Ba2+とMg2+
(f) and OH–
(f) とOH–
Solution解き方
(a) and Cu2+: Add (b) and Cl–: Add Ba2+. (c) Hg2+ and Co2+: Add S2–. (d) Zn2+ and Sr2+: Add OH– until [OH–] = 0.050 M. (e) Ba2+ and Mg2+: Add (f) and OH–: Add Ba2+.
(a) とCu2+:を加える。(b) とCl–:Ba2+を加える。(c) Hg2+とCo2+:S2–を加える。(d) Zn2+とSr2+:[OH–] = 0.050 MになるまでOH–を加える。(e) Ba2+とMg2+:を加える。(f) とOH–:Ba2+を加える。
Exercise 46問題 46
A solution contains 1.0 10–5 mol of KBr and 0.10 mol of KCl per liter. AgNO3 is gradually added to this solution. Which forms first, solid AgBr or solid AgCl?
ある溶液は、1リットルあたり1.0 10–5 molのKBrと0.10 molのKClを含む。この溶液にAgNO3を徐々に加える。固体AgBrと固体AgClのどちらが先に生成するか。
Exercise 47問題 47
A solution contains 1.0 10–2 mol of KI and 0.10 mol of KCl per liter. AgNO3 is gradually added to this solution. Which forms first, solid AgI or solid AgCl?
ある溶液は、1リットルあたり1.0 10–2 molのKIと0.10 molのKClを含む。この溶液にAgNO3を徐々に加える。固体AgIと固体AgClのどちらが先に生成するか。
Solution解き方
AgI will precipitate first.
AgIが先に沈殿する。
Exercise 48問題 48
The calcium ions in human blood serum are necessary for coagulation (Figure 15.5). Potassium oxalate, K2C2O4, is used as an anticoagulant when a blood sample is drawn for laboratory tests because it removes the calcium as a precipitate of CaC2O4·H2O. It is necessary to remove all but 1.0% of the Ca2+ in serum in order to prevent coagulation. If normal blood serum with a buffered pH of 7.40 contains 9.5 mg of Ca2+ per 100 mL of serum, what mass of K2C2O4 is required to prevent the coagulation of a 10 mL blood sample that is 55% serum by volume? (All volumes are accurate to two significant figures. Note that the volume of serum in a 10-mL blood sample is 5.5 mL. Assume that the Ksp value for CaC2O4 in serum is the same as in water.)
英語のヒント
人の血清中のカルシウムイオンは、凝固に必要である(図15.5)。検査室での検査のために採血するとき、シュウ酸カリウムK2C2O4を抗凝固剤として用いる。これは、カルシウムをCaC2O4·H2Oの沈殿として除去するためである。凝固を防ぐには、血清中のCa2+のうち1.0%だけを残して、残りをすべて除く必要がある。pH 7.40に緩衝された正常な血清が、血清100 mLあたり9.5 mgのCa2+を含むとする。血清が体積の55%を占める10 mLの血液試料について、凝固を防ぐために必要なK2C2O4の質量はいくらか。(すべての体積は有効数字2桁の精度である。10 mLの血液試料中の血清の体積は5.5 mLであることに注意する。血清中のCaC2O4のKspの値は、水中と同じと仮定する。)
Exercise 49問題 49
About 50% of urinary calculi (kidney stones) consist of calcium phosphate, Ca3(PO4)2. The normal mid range calcium content excreted in the urine is 0.10 g of Ca2+ per day. The normal mid range amount of urine passed may be taken as 1.4 L per day. What is the maximum concentration of phosphate ion that urine can contain before a calculus begins to form?
英語のヒント
尿路結石(腎結石)の約50%は、リン酸カルシウムCa3(PO4)2からなる。尿中に排出されるカルシウムの正常範囲の中間の量は、1日あたりCa2+ 0.10 gである。正常範囲の中間の排尿量は、1日あたり1.4 Lと考えてよい。結石ができ始める前に尿が含みうるリン酸イオンの最大濃度はいくらか。
Solution解き方
1.5 10−12 M
1.5 10−12 M
Exercise 50問題 50
The pH of normal urine is 6.30, and the total phosphate concentration + + + [H3PO4]) is 0.020 M. What is the minimum concentration of Ca2+ necessary to induce kidney stone formation? (See Exercise 49 for additional information.)
正常な尿のpHは6.30であり、リン酸類の全濃度( + + + [H3PO4])は0.020 Mである。腎結石の形成を引き起こすのに必要なCa2+の最小濃度はいくらか。(追加情報は問題49参照。)
Exercise 51問題 51
Magnesium metal (a component of alloys used in aircraft and a reducing agent used in the production of uranium, titanium, and other active metals) is isolated from sea water by the following sequence of reactions:
英語のヒント
金属マグネシウム(航空機に用いる合金の成分であり、ウラン、チタン、その他の活性な金属の製造に用いる還元剤でもある)は、次の一連の反応により海水から分離される。
Sea water has a density of 1.026 g/cm3 and contains 1272 parts per million of magnesium as Mg2+(aq) by mass. What mass, in kilograms, of Ca(OH)2 is required to precipitate 99.9% of the magnesium in 1.00 103 L of sea water?
海水の密度は1.026 g/cm3であり、Mg2+(aq)として、質量で1272 ppmのマグネシウムを含む。1.00 103 Lの海水中のマグネシウムの99.9%を沈殿させるには、何キログラムのCa(OH)2が必要か。
Solution解き方
3.99 kg
3.99 kg
Exercise 52問題 52
Hydrogen sulfide is bubbled into a solution that is 0.10 M in both Pb2+ and Fe2+ and 0.30 M in HCl. After the solution has come to equilibrium it is saturated with H2S ([H2S] = 0.10 M). What concentrations of Pb2+ and Fe2+ remain in the solution? For a saturated solution of H2S we can use the equilibrium:
Pb2+とFe2+の濃度がいずれも0.10 M、HClの濃度が0.30 Mの溶液に、硫化水素を気泡として通す。溶液が平衡に達した後は、H2Sで飽和している([H2S] = 0.10 M)。溶液中に残るPb2+とFe2+の濃度はいくらか。H2Sの飽和溶液について、次の平衡を使うことができる。
(Hint: The changes as metal sulfides precipitate.)
(ヒント:金属硫化物が沈殿すると、は変化する。)
Exercise 53問題 53
Perform the following calculations involving concentrations of iodate ions:
ヨウ素酸イオン濃度に関する次の計算を行いなさい。
(a) The iodate ion concentration of a saturated solution of La(IO3)3 was found to be 3.1 10–3 mol/L. Find the Ksp.
(a) La(IO3)3の飽和溶液のヨウ素酸イオン濃度は3.1 10–3 mol/Lと分かった。Kspを求めなさい。
(b) Find the concentration of iodate ions in a saturated solution of Cu(IO3)2 (Ksp = 7.4 10–8).
(b) Cu(IO3)2の飽和溶液中のヨウ素酸イオン濃度を求めなさい(Ksp = 7.4 10–8)。
Solution解き方
(a) 3.1 10–11; (b) [Cu2+] = 2.6 10–3; = 5.3 10–3
(a) 3.1 10–11; (b) [Cu2+] = 2.6 10–3; = 5.3 10–3
Exercise 54問題 54
Calculate the molar solubility of AgBr in 0.035 M NaBr (Ksp = 5 10–13).
0.035 M NaBr中のAgBrのモル溶解度を計算しなさい(Ksp = 5 10–13)。
Exercise 55問題 55
How many grams of Pb(OH)2 will dissolve in 500 mL of a 0.050-M PbCl2 solution (Ksp = 1.2 10–15)?
0.050 MのPbCl2溶液500 mLには、Pb(OH)2が何グラム溶けるか(Ksp = 1.2 10–15)。
Solution解き方
9.3 10–6 g Pb(OH)2
9.3 10–6 g Pb(OH)2
Exercise 56問題 56
Use the simulation from the earlier Link to Learning to complete the following exercise. Using 0.01 g CaF2, give the Ksp values found in a 0.2-M solution of each of the salts. Discuss why the values change as you change soluble salts.
前の「学習のためのリンク」にあるシミュレーションを使って、次の問題を完成させなさい。0.01 gのCaF2を使い、各塩の0.2 M溶液中で得られるKspの値を示しなさい。可溶性の塩を変えると値が変わる理由を論じなさい。
Exercise 57問題 57
How many grams of Milk of Magnesia, Mg(OH)2 (s) (58.3 g/mol), would be soluble in 200 mL of water. Ksp = 7.1 10–12. Include the ionic reaction and the expression for Ksp in your answer. (Kw = 1 10–14 = [H3O+][OH–])
ミルク・オブ・マグネシアMg(OH)2(s)(58.3 g/mol)は、水200 mLに何グラム溶けるか。Ksp = 7.1 10–12である。答えには、イオン反応式とKspの式を含めなさい。(Kw = 1 10–14 = [H3O+][OH–])
Solution解き方
1.23 10−3 g Mg(OH)2
1.23 10−3 g Mg(OH)2
Exercise 58問題 58
Two hypothetical salts, LM2 and LQ, have the same molar solubility in H2O. If Ksp for LM2 is 3.20 10–5, what is the Ksp value for LQ?
二つの仮想的な塩LM2とLQは、H2O中のモル溶解度が等しい。LM2のKspが3.20 10–5なら、LQのKspの値はいくらか。
Exercise 59問題 59
The carbonate ion concentration is gradually increased in a solution containing equal concentrations of the divalent cations of magnesium, calcium, strontium, barium, and manganese. Which of the following carbonates will precipitate first? Which will precipitate last? Explain.
英語のヒント
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガンの二価陽イオンを等濃度で含む溶液で、炭酸イオン濃度を徐々に高める。次の炭酸塩のうち、最初に沈殿するのはどれか。最後に沈殿するのはどれか。説明しなさい。
(a)
(a)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
Solution解き方
MnCO3 will form first since it has the smallest Ksp value among these homologous compounds and is therefore the least soluble. MgCO3•3H2O will be the last to precipitate since it has the largest K_sp value and is the most soluble. Ksp value.
MnCO3は、これらの同族の化合物の中でKspの値が最も小さく、したがって最も溶けにくいので、最初に生成する。MgCO3•3H2Oは、K_spの値が最も大きく、最も溶けやすいので、最後に沈殿する。Kspの値。
Exercise 60問題 60
How many grams of Zn(CN)2(s) (117.44 g/mol) would be soluble in 100 mL of H2O? Include the balanced reaction and the expression for Ksp in your answer. The Ksp value for Zn(CN)2(s) is 3.0 10–16.
Zn(CN)2(s)(117.44 g/mol)は、H2O 100 mLに何グラム溶けるか。答えには、係数を合わせた反応式とKspの式を含めなさい。Zn(CN)2(s)のKspの値は3.0 10–16である。
common ion effect
共通イオン効果
effect on equilibrium when a substance with an ion in common with the dissolved species is added to the solution; causes a decrease in the solubility of an ionic species, or a decrease in the ionization of a weak acid or base
溶けている化学種と共通するイオンを持つ物質を溶液に加えたときの、平衡への影響。イオン性化学種の溶解度の低下、または弱酸・弱塩基の電離の減少を引き起こす。
molar solubility
モル溶解度
solubility of a compound expressed in units of moles per liter (mol/L)
1リットルあたりのモル数(mol/L)の単位で表した化合物の溶解度。
selective precipitation
選択的沈殿
process in which ions are separated using differences in their solubility with a given precipitating reagent
特定の沈殿試薬を用いたときの溶解度の違いを利用して、イオンを分離する過程。
solubility product constant (Ksp)
溶解度積定数(Ksp)
equilibrium constant for the dissolution of an ionic compound
イオン化合物の溶解についての平衡定数。