H24年 汚水処理特論 問6 問題と解説

各種金属イオンの溶解度とpHの関係は下図のように表される。金属イオンを含む排水の処理に関する記述として、正しいものはどれか。

1. 銅はpH4付近でほぼ完全に沈殿除去される。
2. 鉄は両性金属である。
3. アルミニウムはpH9～10でほぼ完全に沈殿除去される。
4. 亜鉛はpH13付近でほぼ完全に沈殿除去される。
5. 3価の鉄はpH4付近でほぼ完全に沈殿除去される。

　解 説　　　　

(1)について、「ほぼ完全に沈殿除去される」というのは溶解度が極端に低いということです(図の下端)。銅(Cu²⁺)の場合は直線と図の下端とがpH8.3くらいの場所でぶつかっているため、pH8.3あたりで完全に沈殿除去されます。

(2)で、両性金属といえば、アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛です。俗にいう「ああ、すんなり」です。ちなみに、これ以外にクロムも両性金属です。クロムが出題されることもあるので、併せて押さえておく必要があります。

(3)のアルミニウムは(2)で解説したように両性金属であり、図中にAl³⁺とH₂AlO₃^–の2種類の線があります。

つまり、酸性下ではAl³⁺になっていて、pH6に近づくにつれAl³⁺は水に溶けなくなっていくのですが、一方でpH4あたりからじわじわとH₂AlO₃^–の形で再溶解していくということです。

pH9～10の範囲を見ると、Al³⁺の形では存在しないといえますが、一方でH₂AlO₃^–のほうはかなり高い濃度であり、水にしっかり溶け込んでいます。よって、これではほぼ完全に沈殿除去されるとはいえないので、(3)は誤りです。

(4)の亜鉛も(3)のアルミニウムと同様、両性金属です。図を見るとZn²⁺とHZnO₂^–の2種類があります。pH13付近ではZn²⁺の形では存在しないものの、HZnO₂^–として再溶解していることが読み取れるので、これも誤りです。