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大学一年です。
0.05Mの銀イオン(硝酸銀)0.2mLを1.0mLになるように水で薄める。これに6M塩酸を何mLいれれば沈殿(塩化銀)が完結するか求めよ。
という問題が出されました。

[銀イオン濃度][塩化物イオン濃度]≧Ksp となれば沈殿が生成されると習いました。しかし沈殿が生成されて行くにつれ銀イオン濃度は下がる一方なので、いくら塩酸を入れても微量の銀イオンは沈殿しないので、完結することはないかと思い、行き詰ってしまいました。

上記の考え方が間違っているのか、それとも銀イオンがすべて塩化銀として沈殿することが「沈殿の完結」という意味ではないのか教えてください。

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A 回答 (2件)

比較の為に、強酸と強塩基の中和反応を考えてみます。



HCl + NaOH ⇔ NaCl + H2O
これは一般には「完結する反応」と見做されていると思うのですが、
実際には平衡反応で、その平衡定数は水のイオン積の逆数の1/Kw=10^14になります。
という事は完全に100%反応が進行する訳ではなく、実際には完結しない事が分かります。
しかしそれでも平衡定数が非常に大きいので、ほぼ「完結する」と見做しています。

同様に沈殿の生成を考えて見ましょう。
[Ag^+][Cl^-]≧Kspのとき、Ag^+ + Cl^- ⇔ AgCl(固) の反応の平衡定数Kは、
K=1/Ksp=10^10 とこれも非常に大きな値になります。

反応にも依りますが、一般に平衡定数がある程度大きい場合には「完結する」反応と見做せるようです。
そしてその完結する反応を上手く利用して「滴定」を行ったりしている訳です。

「沈殿滴定」はたくさんある滴定方法の一つです。
だからこの問題は「沈殿滴定」の「当量点」に於ける量的な関係を考えればいいと思います。
もちろん両者の物質量比が1:1ですね。
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この回答へのお礼

なるほど…とても参考になりました。

回答ありがとうございます。

お礼日時:2008/07/14 17:58

確かに「完結」は「定義」しなければ使用することがためらわれる用語です。


ただ、一般には気楽に用いられているようです。↓
http://lab.edu.mie-u.ac.jp/textbook/exp/exp05/ko …

一時的な解決策としては、「完結」を定義して使用するということを行ってはいかがでしょうか。
つまり、一定の塩化物イオン濃度上昇に対して塩化銀沈殿が全体の例えば1/1000以上増加しないことをもって「完結」と呼ぶ、などです。
なお上記の例は私が便宜的に考えたものなので、学界の常識ではありません。念のため。
m(_ _)m
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この回答へのお礼

もともとはっきりとは定義づけされてないんですね・・・

回答ありがとうございます。

お礼日時:2008/07/14 13:56

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Q大学で無機定性の化学実験で与えられた課題について

実験内容
0.05MのAgNO3溶液と0.05MのPb(NO3)2溶液を0.3mLずつとり、全量が1mLになるように水を加え、それぞれの無機イオンの混合溶液を作る。
試料液に6MのHClを沈殿が完結するまで(試料を静置してできた上澄み液に試薬を加えたときに、新たな沈殿が生じなくなるまで)1滴ずつよくかき混ぜながら加える。
 
課題
このとき、AgClおよびPbCl2それぞれの沈殿の完結に必要とされるHClの濃度と、6MのHClを試薬として用いるとき必要とされる滴下するHClの滴下数を推定せよ。ただし、Ksp(AgCl)=8.2×10^-11 ,Ksp(PbCl2)=1.7×10^-5、HClの1滴あたりの体積=0..053mL とする。


大学で無機定性の化学実験でこの実験を行い(私が行った際はは沈殿の完結までに5滴HClを滴下しました。)、課題が与えられたのですが、課題の答えの導出過程がわかりません。
沈殿の完結というとAg+とPb2+が完全にCl-と反応して、AgCl,PbCl2の沈殿が生じるまでHClを加えたときだと考えましたが、その沈殿が溶媒に溶解することを考えたらごちゃごちゃになってしまいました。
あと、AgClおよびPbCl2それぞれの沈殿の完結に必要とされるHClの濃度を求める際にはHClの濃度と滴下した体積の2つの未知数が生じてしまい導出できませんでした。

どうか導出課程を教えていただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

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課題
このとき、AgClおよびPbCl2それぞれの沈殿の完結に必要とされるHClの濃度と、6MのHClを試薬として用いるとき必要とされる滴下するHClの滴下数を推定せよ。ただし、Ksp(AgCl)=8.2×10^-11 ,Ksp(Pb...続きを読む

Aベストアンサー

反応式を考えれば、Ag+とCl- は1:1、Pb2+とCl-は1:2で反応することがわかるので、AgNO3の物質量とPb(NO3)2の物質量の2倍の合計がHClの物質量になります。それらの部室量は与えられたデータから容易に計算できるはずです。
厳密に言えば、溶解度積を考慮する必要があります。特にPbCl2の溶解度は比較的大きいので温度などの条件によっては無視できなくなります。ただし、この場合には無視してもよいレベルでしょうね。そもそもそれを重視するのであればいつまでたっても沈殿生成が完結しないってことになりますけどね。

まあ、計算自体は高校レベルの基礎問題ですのでしっかりして下さいね。

QNiS,CoS,MnS,ZnSについて

NiS,CoS,MnS,ZnSを1molL^-1塩酸で処理すると、MnS,ZnSは溶けますが、NiS,CoSはそのまま硫化物として残ります。このような違いがあるのはなぜですか。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

よその過去問、↓
http://www.ftext.org/modules/mybbs/
早い話、硫化物の溶解度積が異なるからです。
[Ni^2+][S^2-]=3.0×10^-21
[Co^2+][S^2-]=7.0×10^-23
[Mn^2+][S^2-]=6.0×10^-16
[Zn^2+][S^2-]=1.1×10^-23
でも亜鉛は溶けそうにないがなー???
pHが下がると、
H2S ⇔ H+ + HS- ⇔ 2H+ + S^2-
これが左へ動くためS^2-の濃度が下がり、溶解度積の大きい金属は溶けていきます。

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硫化銅は酸化力のある硝酸には溶けると赤本に書いてあったんですけど、
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となり,銅が酸化されています.

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Qジアンミン銀(I)イオンの反応

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なると思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%9F%E3%83%8B%E3%82%A6%E3%83%A0
(「1.1 化学的性質」の段を参照)
http://www.taimei-chem.co.jp/8323_1.htm

Q吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
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Q定性分析と定量分析の違い

定性分析は与えられた物質がどのような元素郡を含むか(何が含まれているか)を知るのが目的であるのに対し、定量分析は与えられた物質に目的の成分がどれだけ含まれているかを知るのが目的ですよね?

では、それ(目的)以外で定性分析と定量分析の違いってありますか?
例えば、必要とされる条件とか。何でも良いですのでおしえてください!

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「定性分析の方が難しい」とは限りません。それは「何を指して」定性分析と
呼ぶか(採用する分析手法・装置も含め)の違いによります。

「元素分析」を例に取ると、原子吸光光度計による「定性分析」は、特定の
元素対応のホローカソードランプを取っ替え引っ替えしないといけませんから、
大変です。しかし、ICP発光やICP-MSでは全く事情が異なります。ICPでは
(感度は別にして)ほとんど全ての元素を一度に分析できます。この場合、
"定性分析"として検出可能な濃度下限は「検出下限」と呼ばれます。
これに対し、「その元素がどれだけの量含まれているか」の定量分析が
できる濃度下限は「定量下限」と呼ばれます。通常、

  定量下限>検出下限

です。このため、一般に"定量分析"の方が濃度的に大きなものを必要とする
ので、ある対象について、

  定性分析はできても、定量分析はできない

ということが起こります(当然"ある濃度以下である"ということは言えますが)。
もちろん、再現性などの観点でも、定量分析の方が要求されるものが多く
なります。

「定性分析の方が難しい」とは限りません。それは「何を指して」定性分析と
呼ぶか(採用する分析手法・装置も含め)の違いによります。

「元素分析」を例に取ると、原子吸光光度計による「定性分析」は、特定の
元素対応のホローカソードランプを取っ替え引っ替えしないといけませんから、
大変です。しかし、ICP発光やICP-MSでは全く事情が異なります。ICPでは
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Qジアンミン銀イオン溶液に硝酸を入れて酸性に

 化学のレポートが進まなくて困っています。
ジアンミン銀(I)イオンを含んだ水溶液に、硝酸を加えて酸性にすると、白色沈殿が生成したのですが、これは塩化銀でしょうか?また化学反応式はどのようなものになるのでしょうか?
 ご存知の方、ご教授お願いいたします。

Aベストアンサー

陽イオンの系統的分離ですね。
だとすれば、塩化物イオンが共存しているでしょうから、AgClが沈殿したと考えてよいでしょう。
すなわち、
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ただ、質問の仕方として、ジアンミン銀(I)イオンを作る前の状態に関する記述も必要です。すなわち、文面からは塩化物イオンが共存していると考えることはできません。

Q活性化エネルギーの求め方が分かりません

ある反応において、35℃における速度定数が25℃の2倍になったという。
この反応の活性化エネルギーはいくらか求めたいのですが、わかりません。
教えてください!

Aベストアンサー

ryota7さんがお答えのように『アレーニウスの式』を利用すれば計算できると思いますよ。

『アレーニウスの式』では速度定数をk、頻度因子をA,活性化エネルギーEa、気体定数R、温度T(絶対温度)、ネピアの定数をeとすると

K=A×eの(-Ea/RT)乗  つまりK=Ae^(-Ea/RT)となります。

ここで、25℃における頻度因子、活性化エネルギーは35℃におけるそれらと等しい(この温度間で変化しない)と仮定します。
そして、25℃の時の速度定数、K(25℃)と35℃の時の速度定数、K(35℃)の比を計算します。

K(35℃)/K(25℃)は、問題の設定から2倍ですから、

K(35℃)/K(25℃)=2=A(35℃)e^(-Ea/RT1)/ A(25℃)e^(-Ea/RT2)となります。

ここではT1は35℃に相当する絶対温度で35+273(k)T2は25℃に相当する絶対温度で25+273(k)です。
また、この式から分かるように頻度因子は約分されてしまいます。

両辺の自然対数(底が10の常用対数ではありません。常用対数を使うのならば換算しなければなりません。)をとると

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Ea/Rは共通なので

ln2=(Ea/R)(1/T2-1/T1)となります。

ここへT1,T2、Rを代入すればEaは簡単に計算できます。

用いる気体常数の単位に気をつけてください。
私が学生の頃は旧単位系なので1.987を用いていました。

これを用いると計算結果はカロリーで出てきます。
それをキロカロリーに換算して用いていました。
現在はSI単位系つまりKJ/molでないといけないと思いますが、考え方自体は変わらないはずです。

ちなみに、ln2=0.693として計算すると12.6kcal/mol(旧単位系)となりました。

ryota7さんがお答えのように『アレーニウスの式』を利用すれば計算できると思いますよ。

『アレーニウスの式』では速度定数をk、頻度因子をA,活性化エネルギーEa、気体定数R、温度T(絶対温度)、ネピアの定数をeとすると

K=A×eの(-Ea/RT)乗  つまりK=Ae^(-Ea/RT)となります。

ここで、25℃における頻度因子、活性化エネルギーは35℃におけるそれらと等しい(この温度間で変化しない)と仮定します。
そして、25℃の時の速度定数、K(25℃)と35℃の時の速度定数、K(35℃)の比を計算します。

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Q溶解度積の計算

どうしてもわからない問題があったので質問させていただきます。

0.01mol/lの塩化ナトリウム水溶液50mlに、0.01mol/l硝酸銀水溶液0.1mlを加えた。この水溶液中の銀イオン濃度はいくらか。(Ksp=1.0×10-10とする)

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Aベストアンサー

Cl-の初濃度からxを引いたものと、AgNO3の初濃度からxを引いたもの積が溶解度積と一致するということですね。
ということは、
(0.01-x)(0.01*(0.1/50)-x)=10^-10
を解けばよいことになりますが、現実問題としてはかなり難しいですね。

そこで、問題をじっくり見ると、NaCl>>AgNO3は明らかですね。
だとすれば、沈殿が生じてもNaClの量は事実上変化しない(変化の「割合」は極めて小さい)と考えてよいでしょう。
また、50mlの溶液に0.1mlを加えているわけですから、加えた後の体積は近似的に50mlになると考えてよいでしょう。
この手の問題ではこうした近似をうまく使うことが重要です。
だとすれば、Ksp=1.0×10-10において、[Cl-]=0.01 mol/lと考えてよいでしょうね。つまり、Ag+のすべてと反応したとしても、濃度は500分の1しか減少しませんからね。

そうすれば、沈殿が生じた後の[Ag+]は、(1.0×10-10)/0.01=10^-8ということになりますね。


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