次の文章を読み、問い（問1～5）に答えよ。

$\text{Ag}^+$、$\text{Al}^{3+}$、$\text{Cu}^{2+}$、$\text{Zn}^{2+}$の4種類の金属イオンを含む水溶液アがある。各イオンを分離するために、次の操作を行った。

操作1：水溶液アに塩酸を加え、生じた沈殿イをろ過した。

操作2：操作1のろ液に硫化水素を通じた後、沈殿ウとろ液に分けた。

操作3：操作2のろ液を煮沸して硫化水素を追い出した後、アンモニア水を過剰に加え、生じた沈殿エをろ過した。

操作4：操作3のろ液に硫化水素を通じた後、沈殿オとろ液カに分けた。

このように、金属イオンを分離するために沈殿生成反応が利用される。また、沈殿が析出するかどうかは、溶解度積$K_{sp}$から知ることができる。水に難溶性の塩化銀の飽和水溶液では、次の平衡が成り立つ。これを溶解平衡という。

$$\text{AgCl}(固)\rightleftarrows\text{Ag}^++\text{Cl}^-\tag{1}\label{aa}$$

これに化学平衡の法則を適用し、$[\text{AgCl}(固)]$を一定とみなすと、水溶液中の銀イオンのモル濃度$[\text{Ag}^+]$と塩化物イオンのモル濃度$[\text{Cl}^-]$の積は、温度が変わらなければ一定となる。

$$[\text{Ag}^+][\text{Cl}^-]=K_{sp}\tag{2}\label{ab}$$

この$K_{sp}$を溶解度積という。$\text{AgCl}$の沈殿を含む飽和水溶液に塩化ナトリウムを加えると、$\eqref{aa}$式の平衡が$\fbox{a}$に移動して$\text{AgCl}$の沈殿の量は$\fbox{b}$する。すなわち、$\fbox{c}$の場合、$\text{AgCl}$の沈殿が生じる。

水溶液中に硫化水素を通じると、金属イオンを沈殿させることができる。硫化水素は、水に溶けると次のように電離する。

$$\text{H}_2\text{S}\rightleftarrows2\text{H}^++\text{S}^{2-}\tag{3}\label{ac}$$

沈殿ウとオも難溶性の塩であり、これらの飽和水溶液でも、塩化銀と同様な溶解平衡が成り立っている。溶解度積の比較的$\fbox{d}$い沈殿オは、$[\text{S}^{2-}]$が$\fbox{e}$い酸性水溶液では$\fbox{f}$となり$\fbox{g}$が、水溶液を塩基性にすると、$\eqref{ac}$式の平衡が$\fbox{h}$に移動して$[\text{S}^{2-}]$が$\fbox{i}$くなるため、$\fbox{j}$となり$\fbox{k}$。一方、溶解度積の比較的$\fbox{l}$い沈殿ウは、$[\text{S}^{2-}]$が$\fbox{m}$い酸性水溶液でも、$\fbox{n}$となり$\fbox{o}$。

• 問1　$\text{Cu}^{2+}$イオンはどこに含まれるか。最も適当なものを、次の（1）～（5）のうちから選べ。$\fbox{　19　}$
  • （1）沈殿イ
  • （2）沈殿ウ
  • （3）沈殿エ
  • （4）沈殿オ
  • （5）ろ液カ
• 問2　沈殿エの色として最も適当なものを、次の（1）～（6）のうちから選べ。$\fbox{　20　}$
  • （1）淡桃色
  • （2）青白色
  • （3）黒色
  • （4）暗褐色
  • （5）黄色
  • （6）白色
• 問3　問題文中の$\fbox{d}$ 、$\fbox{k}$にあてはまる語句として最も適当なものを、次の（1）～ （4）のうちから選べ。
  • d：$\fbox{　21　}$
  • k：$\fbox{　22　}$
  • （1）沈殿する
  • （2）沈殿しない
  • （3）小さ
  • （4）大き
• 問4　問題文中の$\fbox{f}$、$\fbox{n}$にあてはまるものとして最も適当なものを、次の（1）～（3）のうちから選べ。
  • f：$\fbox{　23　}$
  • n：$\fbox{　24　}$
  • （1）$[\text{Ag}^+][\text{Cl}^-]\gt K_{sp}$
  • （2）$[\text{Al}^{3+}]^2[\text{S}^{2-}]^3\gt K_{sp}$
  • （3）$[\text{Cu}^{2+}][\text{S}^{2-}]\gt K_{sp}$
  • （4）$[\text{Zn}^{2+}][\text{S}^{2-}]\gt K_{sp}$
  • （5）$[\text{Ag}^+][\text{Cl}^-]\lt K_{sp}$
  • （6）$[\text{Al}^{3+}]^2[\text{S}^{2-}]^3\lt K_{sp}$
  • （7）$[\text{Cu}^{2+}][\text{S}^{2-}]\lt K_{sp}$
  • （8）$[\text{Zn}^{2+}][\text{S}^{2-}]\lt K_{sp}$
• 問5　次の記述のうち誤っているものを、次の（1）～（8）のうちから2つ選び、解答番号25の解答欄にマークせよ。$\fbox{　25　}$
  • （1）塩化銀の飽和水溶液の濃度が$1.4\times10^{-5}$mol/Lのとき、この温度での塩化銀の溶解度積は$2.0\times10^{-10}$mol²/L²である。
  • （2）$\text{Ag}_2\text{S}$、$\text{MnS}$、$\text{FeS}$はいずれも中性～塩基性溶液でのみ沈殿する。
  • （3）アンモニア水に塩化アンモニウムを加えると、溶液の塩基性が弱まる。
  • （4）塩化銀の沈殿を含む飽和水溶液に硝酸銀を加えると、塩化銀の沈殿は増加する。
  • （5）塩化ナトリウムの飽和水溶液に濃塩酸を加えると、塩化ナトリウムの結晶が析出する。
  • （6）硫酸バリウムの沈殿を水で洗うよりも、希硫酸で洗浄するほうが、硫酸バリウムは溶けにくくなる。
  • （7）塩化銀の沈殿を含む飽和水溶液にアンモニア水を加えると、塩化銀の沈殿は溶解する。
  • （8）溶解度積の大きい塩ほど、その塩は沈殿しやすい。