第15章その他の反応の平衡

Key Concepts and Summary重要概念とまとめ

Systems involving two or more chemical equilibria that share one or more reactant or product are called coupled equilibria. Common examples of coupled equilibria include the increased solubility of some compounds in acidic solutions (coupled dissolution and neutralization equilibria) and in solutions containing ligands (coupled dissolution and complex formation). The equilibrium tools from other chapters may be applied to describe and perform calculations on these systems.

一つ以上の反応物または生成物を共有する、二つ以上の化学平衡が関与する系を、連結した平衡という。その一般的な例には、酸性溶液中での一部の化合物の溶解度の増加（溶解平衡と中和平衡の連結）と、配位子を含む溶液中での溶解度の増加（溶解と錯体形成の連結）がある。ほかの章で学んだ平衡の手法を適用し、これらの系を記述して計算することができる。

Chemistry End of Chapter Exercises章末問題

Exercises 85–106練習問題 85–106

Exercise 85問題 85

A saturated solution of a slightly soluble electrolyte in contact with some of the solid electrolyte is said to be a system in equilibrium. Explain. Why is such a system called a heterogeneous equilibrium?

難溶性電解質の飽和溶液が、その固体電解質の一部と接触しているとき、この系は平衡状態にあるという。説明しなさい。また、このような系を不均一平衡と呼ぶのはなぜか。

Exercise 86問題 86

Calculate the equilibrium concentration of Ni²⁺ in a 1.0-M solution [Ni(NH₃)₆](NO₃)₂.

1.0 Mの[Ni(NH₃)₆](NO₃)₂溶液中のNi²⁺の平衡濃度を計算しなさい。

Solution解き方

0.014 M

Exercise 87問題 87

Calculate the equilibrium concentration of Zn²⁺ in a 0.30-M solution of

Zn {(CN)}_{4}^{2−} .

0.30 Mの

Zn {(CN)}_{4}^{2−} .

溶液中のZn²⁺の平衡濃度を計算しなさい。

Exercise 88問題 88

Calculate the equilibrium concentration of Cu²⁺ in a solution initially with 0.050 M Cu²⁺ and 1.00 M NH₃.

初めに0.050 MのCu²⁺と1.00 MのNH₃を含む溶液中の、Cu²⁺の平衡濃度を計算しなさい。

Solution解き方

7.2

\times

10^–15 M

7.2

\times

10^–15 M

Exercise 89問題 89

Calculate the equilibrium concentration of Zn²⁺ in a solution initially with 0.150 M Zn²⁺ and 2.50 M CN^–.

初めに0.150 MのZn²⁺と2.50 MのCN^–を含む溶液中の、Zn²⁺の平衡濃度を計算しなさい。

Exercise 90問題 90

Calculate the Fe³⁺ equilibrium concentration when 0.0888 mole of K₃[Fe(CN)₆] is added to a solution with 0.00010 M CN^–.

0.00010 MのCN^–を含む溶液に0.0888 molのK₃[Fe(CN)₆]を加えたときの、Fe³⁺の平衡濃度を計算しなさい。

Solution解き方

4.4

\times

10⁻²² M

4.4

\times

10⁻²² M

Exercise 91問題 91

Calculate the Co²⁺ equilibrium concentration when 0.010 mole of [Co(NH₃)₆](NO₃)₂ is added to a solution with 0.25 M NH₃. Assume the volume is 1.00 L.

0.25 MのNH₃を含む溶液に0.010 molの[Co(NH₃)₆](NO₃)₂を加えたときの、Co²⁺の平衡濃度を計算しなさい。体積は1.00 Lと仮定しなさい。

Exercise 92問題 92

Calculate the molar solubility of Sn(OH)₂ in a buffer solution containing equal concentrations of NH₃ and

{NH}_{4}^{+} .

NH₃と

{NH}_{4}^{+} .

を等濃度で含む緩衝溶液中の、Sn(OH)₂のモル溶解度を計算しなさい。

Exercise 93問題 93

Calculate the molar solubility of Al(OH)₃ in a buffer solution with 0.100 M NH₃ and 0.400 M

{NH}_{4}^{+} .

0.100 MのNH₃と0.400 Mの

{NH}_{4}^{+} .

を含む緩衝溶液中の、Al(OH)₃のモル溶解度を計算しなさい。

Solution解き方

[OH⁻] = 4.5

\times

10⁻⁶; [Al³⁺] = 2

\times

10^–16 (molar solubility)

[OH⁻] = 4.5

\times

10⁻⁶、[Al³⁺] = 2

\times

10^–16（モル溶解度）

Exercise 94問題 94

What is the molar solubility of CaF₂ in a 0.100-M solution of HF? K_a for HF = 6.4

\times

10^–4.

0.100 MのHF溶液中のCaF₂のモル溶解度はいくらか。HFのK_a = 6.4

\times

10^–4である。

Exercise 95問題 95

What is the molar solubility of BaSO₄ in a 0.250-M solution of NaHSO₄? K_a for

{HSO}_{4}^{−}

= 1.2

\times

10^–2.

0.250 MのNaHSO₄溶液中のBaSO₄のモル溶解度はいくらか。

{HSO}_{4}^{−}

のK_a = 1.2

\times

10^–2である。

Solution解き方

K_{sp} = [{Ba}^{2+}] [{SO}_{4}^{2−}] = [{Ba}^{2+}] (0.049) = 1.08 \times 10^{–10} [{Ba}^{2+}] = 2.2 \times 10^{–9}

; (molar solubility)

K_{sp} = [{Ba}^{2+}] [{SO}_{4}^{2−}] = [{Ba}^{2+}] (0.049) = 1.08 \times 10^{–10} [{Ba}^{2+}] = 2.2 \times 10^{–9}

（モル溶解度）

Exercise 96問題 96

What is the molar solubility of Tl(OH)₃ in a 0.10-M solution of NH₃?

0.10 MのNH₃溶液中のTl(OH)₃のモル溶解度はいくらか。

Exercise 97問題 97

What is the molar solubility of Pb(OH)₂ in a 0.138-M solution of CH₃NH₂?

0.138 MのCH₃NH₂溶液中のPb(OH)₂のモル溶解度はいくらか。

Solution解き方

[OH^–] = 7.6

\times

10⁻³ M; [Pb²⁺] = 2.1

\times

10^–11 (molar solubility)

[OH^–] = 7.6

\times

10⁻³ M、[Pb²⁺] = 2.1

\times

10^–11（モル溶解度）

Exercise 98問題 98

A solution of 0.075 M CoBr₂ is saturated with H₂S ([H₂S] = 0.10 M). What is the minimum pH at which CoS begins to precipitate?

0.075 MのCoBr₂溶液をH₂Sで飽和させる（[H₂S] = 0.10 M）。CoSが沈殿し始める最小のpHはいくらか。

CoS (s) ⇌ {Co}^{2+} (a q) + S^{2−} (a q) K_{sp} = 2.3 \times 10^{27}

CoS (s) ⇌ {Co}^{2+} (a q) + S^{2−} (a q) K_{sp} = 2.3 \times 10^{27}

H_{2} S (a q) + 2 H_{2} O (l) ⇌ 2 H_{3} O^{+} (a q) + S^{2−} (a q) K = 8.9 \times 10^{−27}

H_{2} S (a q) + 2 H_{2} O (l) ⇌ 2 H_{3} O^{+} (a q) + S^{2−} (a q) K = 8.9 \times 10^{−27}

Exercise 99問題 99

A 0.125-M solution of Mn(NO₃)₂ is saturated with H₂S ([H₂S] = 0.10 M). At what pH does MnS begin to precipitate?

0.125 MのMn(NO₃)₂溶液をH₂Sで飽和させる（[H₂S] = 0.10 M）。pHがいくらになるとMnSが沈殿し始めるか。

MnS (s) ⇌ {Mn}^{2+} (a q) + S^{2−} (a q) K_{sp} = 2.3 \times 10^{−13}

MnS (s) ⇌ {Mn}^{2+} (a q) + S^{2−} (a q) K_{sp} = 2.3 \times 10^{−13}

H_{2} S (a q) + 2 H_{2} O (l) ⇌ 2 H_{3} O^{+} (a q) + S^{2−} (a q) K = 1.0 \times 10^{−26}

H_{2} S (a q) + 2 H_{2} O (l) ⇌ 2 H_{3} O^{+} (a q) + S^{2−} (a q) K = 1.0 \times 10^{−26}

Solution解き方

7.66

Exercise 100問題 100

Both AgCl and AgI dissolve in NH₃.

AgClもAgIもNH₃に溶ける。

(a) What mass of AgI dissolves in 1.0 L of 1.0 M NH₃?

(a) 1.0 MのNH₃ 1.0 Lに溶けるAgIの質量はいくらか。

(b) What mass of AgCl dissolves in 1.0 L of 1.0 M NH₃?

(b) 1.0 MのNH₃ 1.0 Lに溶けるAgClの質量はいくらか。

Exercise 101問題 101

This exercise and its answer are omitted because reusable rights for the third-party material could not be verified.この問題と解答は、第三者の素材の再利用条件を確認できないため、権利の関係で割愛しています。

Exercise 102問題 102

Which of the following compounds, when dissolved in a 0.01-M solution of HClO₄, has a solubility greater than in pure water: CuCl, CaCO₃, MnS, PbBr₂, CaF₂? Explain your answer.

次の化合物のうち、0.01 MのHClO₄溶液に溶かすと、純水中より溶解度が大きくなるものはどれか。CuCl、CaCO₃、MnS、PbBr₂、CaF₂。答えの理由を説明しなさい。

Exercise 103問題 103

Which of the following compounds, when dissolved in a 0.01-M solution of HClO₄, has a solubility greater than in pure water: AgBr, BaF₂, Ca₃(PO₄)₂, ZnS, PbI₂? Explain your answer.

次の化合物のうち、0.01 MのHClO₄溶液に溶かすと、純水中より溶解度が大きくなるものはどれか。AgBr、BaF₂、Ca₃(PO₄)₂、ZnS、PbI₂。答えの理由を説明しなさい。

Solution解き方

BaF₂, Ca₃(PO₄)₂, ZnS; each is a salt of a weak acid, and the

[H_{3} O^{+}]

from perchloric acid reduces the equilibrium concentration of the anion, thereby increasing the concentration of the cations

BaF₂、Ca₃(PO₄)₂、ZnS。それぞれ弱酸の塩であり、過塩素酸に由来する

[H_{3} O^{+}]

が陰イオンの平衡濃度を低下させ、それによって陽イオン濃度を増加させる。

Exercise 104問題 104

What is the effect on the amount of solid Mg(OH)₂ that dissolves and the concentrations of Mg²⁺ and OH^– when each of the following are added to a mixture of solid Mg(OH)₂ and water at equilibrium?

平衡状態にある固体Mg(OH)₂と水の混合物に、次の物質をそれぞれ加えると、溶ける固体Mg(OH)₂の量、およびMg²⁺とOH^–の濃度に、どのような影響があるか。

(a) MgCl₂

(b) KOH

(d) NaNO₃

(e) Mg(OH)₂

Exercise 105問題 105

What is the effect on the amount of CaHPO₄ that dissolves and the concentrations of Ca²⁺ and

{HPO}_{4}^{2−}

when each of the following are added to a mixture of solid CaHPO₄ and water at equilibrium?

平衡状態にある固体CaHPO₄と水の混合物に、次の物質をそれぞれ加えると、溶けるCaHPO₄の量、およびCa²⁺と

{HPO}_{4}^{2−}

の濃度に、どのような影響があるか。

(a) CaCl₂

(b) HCl

(d) NaOH

(e) CaHPO₄

Solution解き方

Effect on amount of solid CaHPO₄, [Ca²⁺], [OH^–]: (a) increase, increase, decrease; (b) decrease, increase, decrease; (c) no effect, no effect, no effect; (d) decrease, increase, decrease; (e) increase, no effect, no effect

固体CaHPO₄の量、[Ca²⁺]、[OH^–]への影響を、この順に示す。(a) 増加、増加、減少。(b) 減少、増加、減少。(c) 影響なし、影響なし、影響なし。(d) 減少、増加、減少。(e) 増加、影響なし、影響なし。

Exercise 106問題 106

Identify all chemical species present in an aqueous solution of Ca₃(PO₄)₂ and list these species in decreasing order of their concentrations. (Hint: Remember that the

{PO}_{4}^{3−}

ion is a weak base.)

Ca₃(PO₄)₂の水溶液中に存在するすべての化学種を特定し、濃度が高い順に並べなさい。（ヒント：

{PO}_{4}^{3−}

イオンが弱塩基であることを思い出す。）

coupled equilibria

連結した平衡

system characterized the simultaneous establishment of two or more equilibrium reactions sharing one or more reactant or product

一つ以上の反応物または生成物を共有する、二つ以上の平衡反応が同時に成立していることを特徴とする系。