大問Ⅱ　2族元素とその化合物、溶解度積と沈殿生成の判定無機物質・物質の変化・難易度 標準　

7 ⑤（ストロンチウム）

　2族元素で常温の水と反応するのはカルシウム・ストロンチウム・バリウムの3つである。バリウム以外の2つが 7 と 8 にあたる。

　このうち「化合物が炎色反応で赤色を呈する」のはストロンチウムなので 7 はストロンチウムである。

8 ③（カルシウム）

　残る1つはカルシウムである。

　硫酸カルシウムCaSO₄・2H₂O（セッコウ）が建築材料や医療用ギプスに使われるという記述とも一致する。

9 ⑤（強い塩基）

　Ca・Sr・Baは常温の水と反応してM(OH)₂と水素を生じる。

　これらの水酸化物は水に溶けて完全に電離する強塩基なので、得られる水溶液は強い塩基性を示す。

10 ④（黄緑）

　バリウムの炎色反応は黄緑色である。ストロンチウムは紅（赤）色、カルシウムは橙赤色であり、問題文の「 7 は赤色」とも矛盾しない。

11 ⑧（マグネシウム）

　2族元素のうち、常温の水とはほとんど反応せず熱水と徐々に反応するのはマグネシウムである。

　硫酸マグネシウムMgSO₄が水によく溶け、医薬品や肥料に利用されるという記述とも一致する。

12 ②（白濁して沈殿が生成する）

　Ba(OH)₂＋CO₂ → BaCO₃＋H₂Oの反応が起こる。

　生じる炭酸バリウムBaCO₃は水に溶けにくいので、白色沈殿となって溶液が白濁する。

13 ⑤（溶解度積）

　難溶性塩の飽和水溶液では、溶け残った固体と溶けて電離したイオンとの間に溶解平衡が成り立つ。

　このとき温度が一定ならイオン濃度の積は一定値をとり、これを溶解度積K_spという。

14 ⑨（5.0）

　硫酸バリウムは完全に電離するので硫酸イオンの物質量は溶けている硫酸バリウムの物質量に等しい。

　5.0×10⁻⁶ mol/L×(10/1000) L＝5.0×10⁻⁸ molなので、仮数部は5.0である。

15 ⑧（−8）

　同じ計算5.0×10⁻⁶×(10/1000)＝5.0×10⁻⁸ molより、指数部は−8である。

16 ⓓ（7.5）

　硫酸ナトリウムNa₂SO₄も完全電離し、1 molから硫酸イオンが1 mol生じる。

　7.5×10⁻⁵ mol/L×(10/1000) L＝7.5×10⁻⁷ molなので、仮数部は7.5である。

17 ⑦（−7）

　同じ計算7.5×10⁻⁵×(10/1000)＝7.5×10⁻⁷ molより、指数部は−7である。

18 ⑦（4.0）

　混合後の体積は10＋10＝20 mL＝0.020 Lである。

　硫酸イオンの総物質量は5.0×10⁻⁸＋7.5×10⁻⁷＝8.0×10⁻⁷ molなので、濃度は8.0×10⁻⁷/0.020＝4.0×10⁻⁵ mol/L。

19 ⑤（−5）

　同じ計算8.0×10⁻⁷/0.020＝4.0×10⁻⁵ mol/Lより、指数部は−5である。

20 ④（2.5）

　バリウムイオンは硫酸バリウム水溶液だけに由来し、その物質量は5.0×10⁻⁸ molである。

　混合後の体積0.020 Lで割ると5.0×10⁻⁸/0.020＝2.5×10⁻⁶ mol/L。

21 ⑥（−6）

　同じ計算5.0×10⁻⁸/0.020＝2.5×10⁻⁶ mol/Lより、指数部は−6である。

22 ①（1.0）

　硫酸イオン濃度とバリウムイオン濃度の積は4.0×10⁻⁵×2.5×10⁻⁶＝1.0×10⁻¹⁰ (mol/L)²である。

　したがって仮数部は1.0である。

23 ⓪（−10）

　同じ積4.0×10⁻⁵×2.5×10⁻⁶＝1.0×10⁻¹⁰ (mol/L)²より、指数部は−10である。

24 ③（K_spと等しい）

　求めたイオン濃度の積1.0×10⁻¹⁰ (mol/L)²は、与えられたK_sp＝1.0×10⁻¹⁰ (mol/L)²とちょうど同じ値である。

25 ②（生じない）

　イオン濃度の積がK_spを超えたときにはじめて沈殿が生成する。

　ここでは積がK_spとちょうど等しく、飽和に達しただけで超えてはいないので沈殿は生じない。