・溶解度積と濃度

【目次】

(1) 実験操作

(2) 理論

(1) 実験操作

�@ 100 mLビーカーに純水50 mLを加えて、沸騰させる。沸騰後は、火を弱めて温度を保つ。

�A 空の50 mLビーカーに1.0 mol/L臭化カリウムKBr水溶液10 mLを取る。

�B �Aのビーカーに1.0 mol/L硝酸鉛(II) Pb(NO3)2水溶液5 mLを加える。

�C 四つ折りにしたろ紙をろうとに詰め、ろうと台にセットする。

�D �Bで生成した臭化鉛(II) PbBr2の白色沈殿を薬さじでろうとにかき出し、白色沈殿をろ取する。ペースト状の臭化鉛(II) PbBr2がろ紙の上に溜まるが、これを薬さじで押し付けるようにして、水気を絞り出す。

�E ろ紙から�Dの沈殿を薬さじで耳かき1杯だけ取り、空の50 mLビーカーに入れる。

�F �@で温めた純水10 mLを�Eのビーカーに加え、ガラス棒でよくかき混ぜる。

�G �Fで沈殿が溶け残った場合は静置して、�Fのビーカーの上澄み液を2本の試験管に底から1 cmほどの量になるように取り分ける。

�H 一方の試験管に2 mLの1.0 mol/L硝酸鉛(II) Pb(NO3)2水溶液を少量ずつ加える。加えるごとに試験管内の変化を観察する。

�I もう一方の試験管に2 mLの1.0 mol/L臭化カリウムKBr水溶液を同様に少しずつ加え、変化を観察する。

 

(2) 理論

　1.0 mol/L臭化カリウムKBr水溶液10 mL と1.0 mol/L硝酸鉛(II) Pb(NO3)2水溶液5 mLを混ぜると、溶液中の鉛(II)イオン濃度[Pb²⁺]と臭化物イオン濃度[Br^- ]は、次のようになります。

 

 

　臭化鉛(II) PbBr2の溶解度積は、20℃では4.9×10^-5 mol³/L³です。[Pb²⁺]＝0.33 mol/Lと[Br^- ]＝0.67 mol/Lを溶解度積の式に代入すると、次のように0.15 mol³/L³となり、溶解度積の値4.9×10^-5 mol³/L³より大きくなるので、20℃では臭化鉛(II) PbBr2の白色沈殿が生成することが分かります。

 

 

　この臭化鉛(II) PbBr2の白色沈殿をろ取して、少量を取って熱水に溶かします。100℃の水では、臭化鉛(II) PbBr2の溶解度積は6.9×10^-3 mol³/L³となり、溶解度で換算すると、20℃の約5.2倍も水に溶けるようになります。

 

PbBr2　⇄　Pb²⁺　＋　2Br^-

 

　この臭化鉛(II) PbBr2水溶液を等量2本の試験管に取り、一方には臭化カリウムKBr水溶液を、もう一方には硝酸鉛(II) Pb(NO3)2水溶液を加えます。すると、硝酸鉛(II) Pb(NO3)2水溶液を加えたときには、臭化鉛(II) PbBr2の沈殿は生成しにくいのですが、臭化カリウムKBr水溶液を加えたときには、臭化鉛(II) PbBr2の沈殿がすぐに生成します。これは、次に示す臭化鉛(II) PbBr2の溶解度積の式より、溶解度積K_spが臭化物イオンBr^- 濃度の2乗に比例するため、臭化物イオンBr^- 濃度を増大させたときに、臭化鉛(II) PbBr2の沈殿が生成しやすいのだと考えられます。

 

[Pb²⁺][Br^- ]²＝K_sp

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