薬剤師国家試験過去問題集　物理　化学平衡

109回薬剤師国家試験　問94
ある2価の金属イオンM^2＋の0.01mol/L 水溶液のpH を上げていくと難溶性塩M(OH)₂が沈殿する。この沈殿が生成し始めるpHに最も近い値はどれか。1つ選びなさい。
ただし、M(OH)₂の溶解度積Ksp = 2.0×10⁻²⁰（mol/L）³、
水のイオン積Kw =［H^＋］［OH⁻］= 1.0×10⁻¹⁴（mol/L）²、log 2 = 0.30とし、
ヒドロキソ錯体の生成などの副反応は起こらず、水溶液の温度と体積は変化しないものとする。
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109回薬剤師国家試験　問94　解答解説

 

正解は選択肢2の5である。

 

2価の金属イオンM^2＋の難溶性塩M(OH)₂の飽和水溶液では、
下記の沈殿平衡が成立している。

 

 

上式において、［M(OH₂)（固体）］を一定値とし、
次のように変形する。

 

K・［M(OH)₂)（固体）］ ＝ ［M^2＋］・［OH⁻］² = Ksp

 

KspをM(OH)₂の溶解度積という。
Ksp(溶解度積)は、一定温度で物質に固有の値である。

 

M^2＋とOH⁻の濃度の積と、Ksp(溶解度積)を比較することにより、
沈殿が生成するか否か予測することができる。
（１）［M^2＋］・［OH⁻］² ＞ Ksp　の場合
沈殿が生成する。

 

（２）［M^2＋］・［OH⁻］² = Ksp　の場合
飽和溶液であるが、沈殿は生成しない（沈殿が生じるか、生じないかの境界線）。

 

（３）［M^2＋］・［OH⁻］² ＜ Ksp
沈殿が生成しない。

 

本問では、M^2＋の0.01mol/L水溶液について、pHを上げていったとき、
M(OH)₂の沈殿が生成し始めるpHを求める。
そのpHは、［M^2＋］・［OH⁻］² = Ksp　となる時のpHに等しい。

 

よって、求めるpHは、以下のように計算できる。

 

 

Kw =［H^＋］［OH⁻］= 1.0×10⁻¹⁴（mol/L）²より、
pH + pOH = 14
pH = 14−pOH = 14−8.85 = 5.15

 

したがって、pHが5.15を超えると、
M(OH)₂の沈殿が生成すると考えられる。

 

 

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