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化学平衡と溶解度積(平衡定数・ルシャトリエの原理)|作業環境測定士

編集部

「溶解度積はイオン濃度で変わる?」は引っかけです。平衡定数も溶解度積も、変わるのは温度のときだけです。

この記事の要点

化学平衡は正反応と逆反応の速度が等しい状態。平衡定数Kは温度で変わり、濃度から計算できます。温度を上げると吸熱方向に平衡が動きます(ルシャトリエの原理)。

溶解度積(Ksp)は難溶性塩の溶解平衡の平衡定数で、温度だけで決まり、イオン濃度では変わりません。溶解度は極性が似たものどうしほど大きくなります。

化学平衡と溶解度は、分析に関する概論の問3・問6あたりで毎年のように出ます。平衡定数も溶解度積も「温度で変わるが濃度では変わらない」という共通の性質があります。

化学平衡と平衡定数

項目内容
平衡状態正反応と逆反応の速度が等しく、見かけ上は変化が止まった状態
平衡定数 K反応 A+B ⇌ C なら K=[C]/([A][B])。平衡時の濃度から計算できる
Kの単位上の例では (mol/L)/((mol/L)(mol/L))=mol⁻¹·L となる
温度との関係平衡定数は温度に依存する(温度が変われば値も変わる)
ルシャトリエの原理温度・濃度・圧力を変えると、その影響を和らげる向きに平衡が動く

温度を上げると、吸熱方向(熱を吸収する向き)に平衡が動きます。正反応が吸熱なら、温度を上げると平衡は右(生成側)へ動きます。

平衡定数の計算

「水素H₂ 1.0 molとヨウ素I₂ 1.0 molを10 Lの容器に入れ、H₂+I₂ ⇌ 2HI でヨウ化水素が1.5 mol生成して平衡になった。平衡定数は?」(令和7年8月 問6)。

  1. 平衡時の物質量。HI=1.5 mol、消費されたH₂・I₂は各0.75 molなので、H₂=I₂=1.0−0.75=0.25 mol
  2. K=[HI]²/([H₂][I₂])。この反応は両辺の係数の合計が等しく、体積が約分されるため物質量で計算できる。
  3. K=(1.5)²/(0.25×0.25)=2.25÷0.0625=36

公表正答は36です。

溶解度積(Ksp)

溶解度積は、難溶性の塩の溶解平衡についての平衡定数です。塩化銀なら AgCl ⇌ Ag⁺+Cl⁻ で、Ksp=[Ag⁺][Cl⁻]

性質は平衡定数と同じで、温度だけで決まり、各イオンの濃度を変えても値は変わりません

  • 溶液中の[Ag⁺][Cl⁻]の積は、飽和時にKspに等しく、Kspより大きくはなりません(超えると沈殿します)。
  • Kspは温度によって変わります。
  • Kspは難溶性の塩について定義します。
溶解度(溶けやすさ)そのものは、極性が似たものどうしほど大きくなります(似たものは似たものに溶ける)。イオン性の塩化ナトリウムは極性の水によく溶け、無極性のエタノールには溶けにくい。無極性のベンゼンは、同じく無極性のクロロホルムにはよく溶けますが水には溶けにくいため、ベンゼンの水への溶解度はクロロホルムへの溶解度より小さくなります(令和7年2月 問3の論点)。

混同しやすいところ

溶解度積 と イオン濃度

溶解度積は温度だけで決まる定数です。「水溶液中の塩化物イオンの濃度によって変化する」は誤りです。イオン濃度を変えても積はKspのまま(変えると沈殿や溶解で調整される)です。

平衡定数 と 反応速度

平衡定数は平衡時の濃度の関係を表す値で、温度に依存します。反応の速さ(速度)そのものとは別の概念です。

温度を上げたときの向き

温度を上げると吸熱方向に平衡が動きます。正反応が吸熱なら右(生成側)へ動くため、「左に進む」とするのは誤りです。

過去問でどう問われたか

化学平衡と溶解度は、分析に関する概論の問3・問6・問11あたりで(令和6年2月〜令和8年2月)問われています。

年度問われ方・引っかけ
令和7年8月問6H₂+I₂ ⇌ 2HI の平衡定数の計算(答え36)。
令和7年8月問11「溶解度積は塩化物イオンの濃度によって変化する」が誤り(温度だけで決まる)。
令和7年2月問3溶解度の比較。極性が似たものほど溶けやすい(ベンゼンは水よりクロロホルムに溶けやすい)。
令和6年2月問6平衡の性質。吸熱方向に温度を上げたときの平衡の動き・平衡定数の単位など。

引っかけは次の型に整理できます。

  • 溶解度積がイオン濃度で変わるとする(温度だけで決まる)。
  • 温度を上げたときに平衡が動く方向を逆にする(吸熱方向へ動く)。
  • 平衡定数が温度で変わらないとする(温度に依存する)。
  • 溶解度を極性と逆に判断する(似たものほど溶ける)。

平衡定数も溶解度積も温度で変わり、濃度(イオン濃度)では変わりません。温度を上げると吸熱方向に平衡が動きます。溶解度はイオン濃度で溶解度積が変わるとする・温度での平衡が動く方向を逆にするのがよくある引っかけです。

編集部メモ

化学平衡は、「平衡定数・溶解度積は温度で変わるが濃度では変わらない」「温度を上げると吸熱方向へ」の2点を軸にすると、正誤判定がぶれません。平衡定数の計算は、係数の合計が等しい反応(H₂+I₂ ⇌ 2HI など)では体積が約分でき、物質量のまま計算できます。

理解度チェック

問題:塩化銀の溶解度積は、水溶液中の塩化物イオンの濃度によって変化する。

〇か×か。

答えを見る

答え:×

溶解度積は温度だけで決まる定数で、イオン濃度では変わりません(令和7年8月 分析概論 問11の論点)。

問題:H₂ 1.0 molとI₂ 1.0 molを10 Lに入れ、H₂+I₂ ⇌ 2HI でHIが1.5 mol生成して平衡になったとき、平衡定数は36である。

〇か×か。

答えを見る

答え:

H₂=I₂=0.25 mol、HI=1.5 mol、K=(1.5)²÷(0.25×0.25)=36です(令和7年8月 分析概論 問6)。

問題:ベンゼンの水に対する溶解度は、クロロホルムに対する溶解度よりも大きい。

〇か×か。

答えを見る

答え:×

無極性のベンゼンは、無極性のクロロホルムにはよく溶けますが水には溶けにくいため、水への溶解度のほうが小さくなります(令和7年2月 分析概論 問3の論点)。

まとめ

化学平衡は、正反応と逆反応の速度が等しい状態です。平衡定数は平衡時の濃度から計算でき、温度に依存します。

温度を上げると吸熱方向に平衡が動きます(ルシャトリエの原理)。

溶解度積は難溶性塩の溶解平衡の平衡定数で、温度だけで決まりイオン濃度では変わりません。溶解度は極性が似たものほど大きくなります。

「溶解度積がイオン濃度で変わる」「温度での平衡が動く方向を逆にする」が引っかけです。

参考資料

  • 化学平衡(正逆反応の速度が等しい状態)、平衡定数(平衡時の濃度から計算・温度に依存)、ルシャトリエの原理(温度を上げると吸熱方向へ)、溶解度積(難溶性塩の溶解平衡の平衡定数・温度だけで決まる)、溶解度と極性の関係は、化学(化学平衡・溶解平衡)の基礎による。
  • 過去問の問われ方・数値は、安全衛生技術試験協会の公表試験問題(分析に関する概論 問3・問6・問11、令和6年2月〜令和8年2月)にもとづく。平衡定数の値は本文記載の式で計算し、公表正答と一致することを確認。

この記事を書いた人

作業環境測定士 独学ノート 編集部

作業環境測定士試験を独学で受ける人のための学習ノートの編集部です。