Question

Haruka

大至急！！
解き方、計算式が分からないので教えて欲しいです！
宜しくお願いします。

【考察問題)第3属陽イオン AIS+、Fe+、Cr3+ を水酸化物として沈殿させるためには、 NH3-NH4CI 緩衝溶
液を用いて、溶液の PHを9付近に保つ必要があるのは何故か。
第3属陽イオンの水酸化物の溶解度積 Ksp は、
AI(OH)3:1.9×10-32、Cr(OH)3 :6.3×10-31、 Fe(OH)3 : 1.1×10-36
である。この値と水のイオン積
Kw=[H+][OH-1= 10-14から、 溶液の pH を4、 5あるいは 10にした時、溶液中のイオン平衡はどうな
るかを考えてみよう。 またアルミニウム、クロムが両性金属であるという性質からも考察する。
例えば、0.1 mol/L のAI3+ 溶液の pH を4にした場合を考えてみよう。AI(OH)3 の Ksp = 1.9×10-32 であ
るから、溶液中に溶けている AI3+の濃度は(
80%)が Al(OH)3 として沈殿することがわかる。ただし、Kw= [H+][OH-] = 10-14なので、pH 4 で
mol/L
)となり、かなりの量( 約
は[H+]= 10-4mol/L、 [OH-1= 10-10mol/L とする。
pH を5にすると、同様にして溶液中に残存する Al3+ 濃度は、(
mol/L )となり、ほと
んど完全に沈殿する (99.98%)。
さらに[ OH-] を増やして pH 10 以上にすると、次式のようにテトラヒドロキソアルミン酸イオンと
なって溶けてしまう。
AI(OH)3 + OH-こ [AI(OH)4]-
を水酸化物として十分に沈殿させるためには、溶液の pH を9付近に保つ必要がある。
このように、Al3+、Fe3+、Cr3+

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

まろん

Al(OH)₃の沈殿平衡の反応式が　Al(OH)₃ ⇄ Al³⁺ + 3OH⁻ であることから、Al(OH)₃の溶解度積 Ksp = [Al³⁺][OH⁻]³となります。
pHを4にしてAl(OH)₃の沈殿が生じた時、沈殿しなかったAl³⁺が X mol/L溶解しているとします。
また、この時pHは4なので、[OH⁻]は10⁻¹⁰となります。
これらを溶解度積の式に代入すると、X・(10⁻¹⁰)³ = 1.9×10⁻³²
よって、x = 0.019mol/Lと求まります。沈殿したAl³⁺は、0.1-0.019 = 0.081mol/Lなので、問題文の通り約80%が沈殿したことがわかります。
pH5の場合は、[OH⁻]は10⁻⁹であり、同様に計算すれば、溶液中の残存するAl³⁺濃度は1.9×10⁻⁵mol/Lと求まります。