2025年01月22日

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第3問より。NaIからI2を得る反応について

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第3問より。NaIからI2を得る反応について


◆問題

日本とチリは世界有数のヨウ素の生産国である。ヨウ素I2の生成・製造について、次の問い(a〜c)に答えよ。

a 昆布を燃やした灰にはヨウ化ナトリウムNaIが含まれている。この灰をビーカーに入れて水を加え、数分間煮沸した後に濾過すると、NaIを含むろ液が得られる。このろ液からI2を得ることができる。
 NaI水溶液に希硫酸H2SO4と過酸化水素H22の水溶液を加えると、次の式(6)のようにI2が生成する。

  2NaI+2H2SO4+H22→2NaHSO4+2H2O+I2  (6)

 NaI水溶液からI2を得る反応に関連する記述として誤りを含むものはどれか。

@式(6)において、H22は酸化剤としてはたらく。
A式(6)の反応後の混合物にヘキサンを加えると、I2はヘキサンに抽出される。
B式(6)において、H22の代わりに塩化スズ(U)SnCl2を用いても、I2を生成させることができる。
CNaI水溶液に塩素Cl2を吹き込むと、I2を生成させることができる。


解答解説はこのページ下


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◆解答

@式(6)において、H22は酸化剤としてはたらく。
→○
Iの酸化数が−1→0となっていて、酸化されているので、H22は酸化剤と考えられます。

A式(6)の反応後の混合物にヘキサンを加えると、I2はヘキサンに抽出される。
→○
ヨウ素は水よりも油に溶けやすい性質があるので、有機溶媒であるヘキサンに溶けて抽出されます。

B式(6)において、H22の代わりに塩化スズ(U)SnCl2を用いても、I2を生成させることができる。
→×
過酸化水素も塩化スズも還元剤としてはたらくという点では「同じ性質」だから置き換えても大丈夫かも?と思わせようとして作られた選択肢ではないかと思います。

CNaI水溶液に塩素Cl2を吹き込むと、I2を生成させることができる。
→○
いわゆる「ブローアウト法」ですね。反応式は以下のようになります。
2NaI+Cl2→I2+2NaCl


というわけで、解答はBです!


ヨウ素の基本的な性質についてはこちらをご覧ください。


◆関連項目
非金属元素典型金属元素遷移元素


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本日配信のメルマガ。2025年共通テスト英語第1問 和訳

本日配信のメルマガでは、2025年大学入学共通テスト英語第1問の本文の和訳を掲載します。


【高校英語】共通テストの英文解釈
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■ 問題

2025年大学入学共通テストより

第1問

Your host family in the US is planning to buy a small aquarium. You found
this helpful pamphlet.

┌────────────────────────────────────┐
|               [Beginners!]               |
|         [Decorate Your Freshwater Aquarium]          |
|       Start your wonderful hobby of keeping fish         |
|         by following these three easy steps!         |
├────────────────────────────────────┤
|[1. Consider what kind of fish you want]                |
|Some fish need open spaces for swimming, while other want places to   |
|hide. Also, some fish need sand to cover themselves in. For other    |
|non-hiding fish, small stones can be used.               |
├────────────────────────────────────┤
|[2. Select decorations]                         |
|Natural and artificial decorations are necessary to keep fish in good  |
|health and should cover 50-70% of the area. Fish from fast-moving or   |
|deep water need solid objects such as small rocks and logs. Those from |
|slow-moving or shallow water prefer soft objects like plants. Avoid any |
|plastic or rubber items not intended for aquariums. Clean all      |
|decorations carefully to make sure there is nothing harmful on them.  |
├────────────────────────────────────┤
|[3. Position decorations]                        |
|Fish need room to move. Leave space around the edges of the tank. Place |
|tall decorations and plants at the back, and put short ones at the    |
|front.                                 |
└────────────────────────────────────┘


つづく

※一部図や記号は省略または類似のものに変更、マーク部分の□や下線部は[ ]、
マル1は{1}で表記しています。

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Your host family / in the US / is planning
/ to buy a small aquarium.
あなたのホストファミリーは / アメリカの / 計画している
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┌────────────────────────────────────┐
[Beginners!] [初心者向け!]
[Decorate Your Freshwater Aquarium] [淡水水層を飾る]

Start your wonderful hobby / of keeping fish / by following
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(以下略)


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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第3問より。気体の性質に関する問題

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第3問より。気体の性質に関する問題


◆問題

次の式(2)〜(5)は、気体が生成する化学反応式であり、空欄[ア]〜[エ]は、それぞれ生成した気体の化学式を表している。

  Cu+4HNO3(濃硝酸)→Cu(NO3)2+H2O+2[ア]  (2)
  3Cu+8HNO3(希硝酸)→3Cu(NO3)2+4H2O+[イ]  (3)
  CaF2+H2SO4(濃硝酸)→加熱→CaSO4+2[ウ]  (4)
  3O2→無声放電→2[エ]  (5)

気体[ア]〜[エ]に関する記述として誤りを含むものはどれか。

@気体[ア]を水に通じると、酸性の水溶液が生じる。
A気体[イ]は下方置換で捕集する。
B気体[ウ]の水溶液の保存には、ポリエチレン製の容器を用いる。
C気体[エ]の検出には、湿ったヨウ化カリウムデンプン紙を利用することができる。


解答解説はこのページ下


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◆解答

まずはそれぞれの反応でできる気体から何かわからないと始まりません。
物質の組み合わせで暗記している人も多いかと思いますが、化学反応では、反応の前後で原子が増えたり減ったりしないことに注意すれば、残った原子の組み合わせでできる気体を考えることにより、何の気体が生じるかわかるはずです。


  Cu+4HNO3(濃硝酸)→Cu(NO3)2+H2O+2[ア]  (2)

もともと左辺にあった原子のうち、CuとHはすでに全て使っています。Nはあと2個、Oはあと4個残っていますね。
[ア]の係数は2だから、残りの原子を半分ずつ使えばちょうど合います。
つまり、[ア]はNO2と推定できますね。


  3Cu+8HNO3(希硝酸)→3Cu(NO3)2+4H2O+[イ]  (3)

これもCuとHはすでに全て使っています。残っているのは、Nが2個、Oも2個だから、これらを半分ずつにして[イ]はNOですね。


  CaF2+H2SO4(濃硝酸)→加熱→CaSO4+2[ウ]  (4)

左辺にあった原子のうち、CaとSO4がすでに使われています。
残りはFとHが2個ずつです。
だから、[ウ]はHFですね!


  3O2→無声放電→2[エ]  (5)

3分子の酸素が、2分子の[エ]になる。
3オゾンですね!


これで気体はわかったので、あとはそれぞれの性質が適切かどうかを判断します。


@気体[ア]→NO2を水に通じると、酸性の水溶液が生じる。
→○
詳しい反応経路はここでは省略しますが、硝酸が生じます。

A気体[イ]→NOは下方置換で捕集する。
→×
一酸化窒素は水に溶けにくいので、水上置換で捕集します。また、空気中の酸素と反応しNO2になってしまうので、下方置換には適しません。水に溶けにくいかどうかを覚えていなくても、NOが酸素と反応してNO2になりやすいことは想像できると思います。ということは、空気に触れる捕集方法は適さないと判断できる。つまり、知識がなくても正解できる問題となっていますね。
ちなみに、@のNO2は水に溶けやすいので下方置換で捕集します。

B気体[ウ]→HFの水溶液の保存には、ポリエチレン製の容器を用いる。
→○
HFの水溶液フッ化水素酸は、ガラスを溶かす性質があるので、普通のガラスの瓶などは使えず、主にポリエチレン製の容器に保存します。

C気体[エ]→O3の検出には、湿ったヨウ化カリウムデンプン紙を利用することができる。
→○
高校化学「無機物質の性質」オゾンの性質等もご覧ください。


というわけで問題の正解は2番です。


◆関連項目
非金属元素典型金属元素遷移元素


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