化学平衡（知識）の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校化学化学平衡（知識）

塩化銀 $AgCl$ の固体を水に加えてよくかき混ぜ、固体の一部が溶け残った状態で、次の溶解平衡が成り立つようにした。

$AgCl (固) ⇄ A g^{+} + C l^{-}$

この溶液に、温度を一定に保ったまま、塩化ナトリウム $NaCl$ の濃い水溶液を少量加えてよくかき混ぜ、再び平衡状態にした。ただし、加えた水溶液による溶液の体積の変化は無視でき、 $NaCl$ は水溶液中で完全に電離しているものとする。また、 $A g^{+}$ と $C l^{-}$ は上の溶解平衡以外の反応を起こさないものとする。

$NaCl$ 水溶液を加える前と、加えた後に再び平衡状態になったときを比べた記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

ア　 $[A g^{+}]$ が小さくなるので、 $AgCl$ の溶解度積も小さくなる。
イ　 $[A g^{+}] [C l^{-}]$ の値は、加える前の溶解度積の値より大きいまま保たれる。
ウ　 $[A g^{+}]$ は小さくなり、溶け残っている $AgCl$ の固体の量は増える。
エ　 $[A g^{+}]$ と $[C l^{-}]$ はどちらも小さくなる。
オ　溶け残っていた $AgCl$ の固体の一部が溶け、 $[A g^{+}]$ は大きくなる。

この問題で使うもの

溶解度積と沈殿の生成（説明と入口の問題）
共通イオン効果（説明と入口の問題）

この問題を解けるようになるまで（18 技能）

算数中学高校大学大学院

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ヒント

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ヒント 1

溶解度積 $K_{sp}$ が何によって決まるか、そして共通イオン効果で平衡がどちらに移動するかを考えよう。

ヒント 2

温度が一定なら、固体が溶け残っている平衡状態では常に $[A g^{+}] [C l^{-}] = K_{sp}$ （一定）が成り立つ。 $C l^{-}$ を加えると、平衡は $C l^{-}$ を減らす向きに移動する。

ヒント 3

$K_{sp}$ が変わるとするア、積が $K_{sp}$ と異なるままとするイ、積が小さくなってしまうエは除ける。残る 2 つのうち、平衡が移動する向きに合うのはどちらかを考えよう。

答えと解説

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ウ

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解説を読む

固体の $AgCl$ が溶け残っている飽和溶液では、一定温度で
$[A g^{+}] [C l^{-}] = K_{sp} (一定)$
が成り立つ。 $K_{sp}$ を溶解度積といい、温度が一定なら一定の値をとる。

$NaCl$ を加えると $[C l^{-}]$ が大きくなり、一時的に $[A g^{+}] [C l^{-}] > K_{sp}$ となる。すると、ルシャトリエの原理により、 $C l^{-}$ を減らす向き、すなわち上の平衡の左向きに平衡が移動し、 $AgCl$ が沈殿する（共通イオン効果）。 $[A g^{+}] [C l^{-}]$ が再び $K_{sp}$ に等しくなったところで新しい平衡状態になる。

このとき、沈殿によって $A g^{+}$ が消費されるので $[A g^{+}]$ は加える前より小さくなり、溶け残っている $AgCl$ の固体は増える。よってウが正しい。

他の選択肢について:
- ア: 溶解度積は温度によって決まる定数であり、温度が一定なら $[A g^{+}]$ が変化しても変わらない。誤りは「溶解度積も小さくなる」の部分。
- イ: $[A g^{+}] [C l^{-}] > K_{sp}$ となるのは加えた直後だけで、沈殿が生じて再び平衡になると $[A g^{+}] [C l^{-}] = K_{sp}$ にもどる。
- エ: $[A g^{+}]$ は小さくなるが、 $[A g^{+}] [C l^{-}]$ が一定に保たれるので、 $[C l^{-}]$ は加える前より大きくなる。両方が小さくなると積も小さくなり、 $K_{sp}$ と等しくなれない。
- オ: 平衡は $AgCl$ が沈殿する向き（左向き）に移動するので、固体が溶けることはなく、 $[A g^{+}]$ も大きくならない。

別解

NaCl を加えると $[C l^{-}]$ が増え、 $[A g^{+}] [C l^{-}]$ が一時的に $K_{sp}$ を超えるので、平衡は左（沈殿の向き）に移動し、 $AgCl$ が析出する。温度が一定なので再び平衡になると $[A g^{+}] [C l^{-}] = K_{sp}$ に戻る。 $[C l^{-}]$ は加える前より大きいので、 $[A g^{+}]$ は小さくなる。また $AgCl$ が析出するぶん、固体の量は増える。
- ア： $K_{sp}$ は温度が一定なら変わらない。誤り。
- イ：再び平衡になれば $[A g^{+}] [C l^{-}] = K_{sp}$ で、加える前の値と等しい。誤り。
- ウ： $[A g^{+}]$ は小さくなり、固体の量は増える。正しい。
- エ： $[C l^{-}]$ は $NaCl$ 由来の $C l^{-}$ により増える。誤り。
- オ：固体は溶けず、析出する。 $[A g^{+}]$ は小さくなる。誤り。

よって答えはウ。

この問題の確認

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