2019年10月02日

高校化学「無機物質」「ハロゲン」「臭素」

高校化学「無機物質」「ハロゲン」「臭素」

無機物質の性質について、次の文章の空欄を埋めてください。

単体の臭素Br2は、(@)色の重い液体で、蒸気も(@)色、刺激臭を持つ。
臭化水素HBrは、水に溶けやすく、水溶液は(A)を示す。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@赤褐,A強酸性

単体の臭素Br2は、赤褐色の重い液体で、蒸気も赤褐色、刺激臭を持つ。
臭化水素HBrは、水に溶けやすく、水溶液は強酸性を示す。


ちなみに、Br2の密度は3.12g/cm^3です。水の3倍以上!アルミニウムよりも密度が高いです。


関連項目
ハロゲン


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2019年10月01日

高校化学「無機物質」「ハロゲン」「塩素」

高校化学「無機物質」「ハロゲン」「塩素」

無機物質の性質について、次の文章の空欄を埋めてください。

単体の塩素は、(@)で刺激臭の気体で、塩化ナトリウムの電気分解などで生成することができる。
水に少し溶けて、強い酸化作用を持つ(A)を生じる。Cl2+H2O⇄HCl+HClO
(B)に塩酸を加えても塩素を得ることができる。CaCl(ClO)・H2O+2HCl→CaCl2+2H2O+2Cl2



解答解説はこのページ下


センター過去問





@黄緑色,A次亜塩素酸HClO,Bさらし粉CaCl(ClO)・H2O

単体の塩素は、黄緑色で刺激臭の気体で、塩化ナトリウムの電気分解などで生成することができる。
水に少し溶けて、強い酸化作用を持つ次亜塩素酸HClOを生じる。Cl2+H2O⇄HCl+HClO
さらし粉に塩酸を加えても塩素を得ることができる。CaCl(ClO)・H2O+2HCl→CaCl2+2H2O+2Cl2

一般的な「さらし粉」は、上記の化学反応式に書いたCaCl(ClO)・H2Oや、高度さらし粉Ca(ClO)2・2H2Oなどの混合物です。
高校化学の問題としては、どちらかの化学式が与えられたときに反応式が書ける程度に理解しておけば、たいていは大丈夫だと思います。


関連項目
ハロゲン


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高校化学「無機物質」「ハロゲン」「フッ素」

高校化学「無機物質」「ハロゲン」「フッ素」

無機物質の性質について、次の文章の空欄を埋めてください。

単体のフッ素F2は、(@)で刺激臭を持つ気体で、反応性が大きい。
水と反応して(A)と酸素を生じる。2F2+2H2O→4HF+O2

(A)は沸点が比較的高く、水溶液は(B)を示す。
(C)(CaF2)に濃硫酸を加え加熱して生成する。CaF2+H2SO4→CaSO4+2HF
(A)はガラスを溶かすため、(D)の容器に保存する。6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O



解答解説はこのページ下


センター過去問





@淡黄色,Aフッ化水素,B弱酸性,Cホタル石,Dポリエチレン

単体のフッ素F2は、淡黄色で刺激臭を持つ気体で、反応性が大きい。
水と反応してフッ化水素と酸素を生じる。2F2+2H2O→4HF+O2

フッ化水素は沸点が比較的高く、水溶液は弱酸性を示す。
ホタル石(CaF2)に濃硫酸を加え加熱して生成する。CaF2+H2SO4→CaSO4+2HF
フッ化水素はガラスを溶かすため、ポリエチレンの容器に保存する。6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O


フッ化水素は半導体の製造にも必要な物質で、近頃何かと話題になっていますね。
某国が「国産化に成功した」とかなんとか?品質とその管理を問題にしなければ、上記のように簡単な工程で製造することができます。


関連項目
ハロゲン


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高校化学「無機物質」「ハロゲン」

高校化学「無機物質」「ハロゲン」

無機物質の性質について、次の文章の空欄を埋めてください。

ハロゲンは17族の二原子分子。単体は、原子番号が大きいものほど融点・沸点が高く、有毒。酸化作用を示す。(@)は「(A)>Cl2>Br2>I2」の順。
ハロゲン化水素は、全て(B)、刺激臭の気体で、水に溶けて水溶液は(C)を示す。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@酸化力,AF2,B無色,C酸性

ハロゲンは17族の二原子分子。単体は、原子番号が大きいものほど融点・沸点が高く、有毒。酸化作用を示す。酸化力は「F2>Cl2>Br2>I2」の順。
ハロゲン化水素は、全て無色、刺激臭の気体で、水に溶けて水溶液は酸性を示す。


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高校化学「無機物質」「希ガス」

高校化学「無機物質」「希ガス」

無機物質の性質について、次の文章の空欄を埋めてください。

希ガスは周期表の一番右、18族の原子で、安定な電子配置をとり、(@)分子として存在する。空気中には少量含まれ、無色無臭、(A)、常温常圧で気体などの共通の性質がある。
Arは空気中に約1%含まれ、白熱電球や(B)に封入されるなどの用途がある。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@単原子,A不燃性,B蛍光灯

希ガスは周期表の一番右18族の原子で、安定な電子配置をとり、単原子分子として存在する。空気中には少量含まれ、無色無臭、不燃性、常温常圧で気体などの共通の性質がある。
Arは空気中に約1%含まれ、白熱電球や蛍光灯に封入されるなどの用途がある。


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2019年09月29日

高校化学「電気分解」「硫酸銅」(3)解答

高校化学「電気分解」「硫酸銅」

白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を1.0Aの電流で40分13秒間電気分解を行った。次の問いに答えよ。
(1) それぞれの電極で起こる変化をイオン反応式で表せ。
(2) この電気分解で流れた電気量は、電子何molに相当するか求めよ。

問題ページはこちら

このページでは(3)を解説します。


(3) 陽極に発生する気体は標準状態で何Lか求めよ。



(1)より、陽極では、「2H2O→O2+4H++4e-」という反応がおきることがわかっています。


センター過去問





2H2O→O2+4H++4e-なので、係数を比較してみると、電子4molで気体(酸素)1molが発生することがわかります。

(2)より、流れた電子は2.5×10^(-2)molなので、

2.5×10^(-2)×(1/4)=(5/2)×(1/4)×10^(-2)=(5/8)×10^(-2)molの酸素が発生することがわかります。

気体は標準状態で1mol=22.4Lなので、求める気体の体積は、

(5/8)×10^(-2)×22.4=2.8×5×10^(-2)=14×10^(-2)=0.14L


関連項目
電気分解


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高校化学「電気分解」「硫酸銅」(2)解答

高校化学「電気分解」「硫酸銅」

白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を1.0Aの電流で40分13秒間電気分解を行った。次の問いに答えよ。

(1) それぞれの電極で起こる変化をイオン反応式で表せ。


このページでは、(2)の解説を掲載します。


(2) この電気分解で流れた電気量は、電子何molに相当するか求めよ。


この問題の問題文では特に言及しませんでしたが、電子1molの電気量はファラデー定数により、9.65×10^4Cです。

1Cは、1Aの電流を1秒間流したときの電気量だから、1.0Aの電流を40分13秒間流したならば・・・


センター過去問





40分13秒=40×60+13=2400+13=2413秒ですね。

つまり、1.0Aの電流を40分13秒間流したならば、2413Cの電気量が流れた。ということができます。

1molの電子は9.65×10^4Cに相当するので、2413Cが電子何molなのかを求めます。

2413/(9.65×10^4)=2.5×10^(-2)mol


次の問題→(3) 陽極に発生する気体は標準状態で何Lか求めよ。


関連項目
電気分解


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2019年09月28日

高校化学「電気分解」「硫酸銅」(1)解答

高校化学「電気分解」「硫酸銅」

白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を1.0Aの電流で40分13秒間電気分解を行った。次の問いに答えよ。

(1) それぞれの電極で起こる変化をイオン反応式で表せ。

問題ページはこちら


まず陰極から考えるとわかりやすいです。

陰極は要するにマイナスなので、水溶液中の陽イオンが陰極付近に集まってきます。
すると、陰極の電子を受け取って、陽イオンが安定した状態になる。
ということができます。


解答解説の続きはこのページ下に掲載します。


センター過去問




硫酸銅(U)水溶液中の陽イオンは、Cu2+なので、陰極では「Cu2+が電子を受け取ってCuになる」反応が起こっているはずです。

つまり陰極での反応は、

Cu2++2e-→Cu

ですね。

次に陽極について考えます。
硫酸銅(U)水溶液中のイオンは、Cu[2+]とSO4[2-](硫酸イオン)ですね。硫酸イオンも陰イオンなので、陽極に接近していきますが、硫酸イオンよりもOH-の方が酸化されやすいので、陽極では水中に常に存在するOH-が反応する。と理解できます。

つまり陽極での反応は、

4OH-→2H2O+O2+4e-

さらに、水溶液中にはH+も一定量存在するのでさらに両辺に4H+を加えると、

4H++4OH-→2H2O+O2+4H++4e-
   4H2O→2H2O+O2+4H++4e-
   2H2O→O2+4H++4e-

となります。


次の問題→(2) この電気分解で流れた電気量は、電子何molに相当するか求めよ。


関連項目
電気分解


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2019年09月27日

高校化学「電気分解」「硫酸銅」

高校化学「電気分解」「硫酸銅」

白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を1.0Aの電流で40分13秒間電気分解を行った。次の問いに答えよ。

(1) それぞれの電極で起こる変化をイオン反応式で表せ。

(2) この電気分解で流れた電気量は、電子何molに相当するか求めよ。

(3) 陽極に発生する気体は標準状態で何Lか求めよ。



解答解説はそれぞれの問題文をクリックしてください。


センター過去問





関連項目
電気分解


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2019年09月21日

高校化学「燃料電池」(3)解答

解答(3)★高校化学「燃料電池」

燃料電池について次の問いに答えよ。ただし、一般的な燃料電池の構成は、次のように表される。

(−)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

(1) 放電するときに、正極と負極で起こる変化を、それぞれe-を含む式で表せ。
(2) (1)の式を用いて、放電するときの化学反応式を表せ。
(3) 9.65×10^3Cの電気量を得るために消費される水素は、標準状態で何Lか。



問題ページはこちら


(3)の解答解説はこのページ下に掲載します。


センター過去問




(1)より、両極での反応は

正極:O2+4H++4e-→2H2O
負極:H2→2H++2e-

となります。

この式の負極に注目すると、水素1molを消費すると、電子2molが流れることがわかります。
ファラデーの法則により、電子1molの電気量は9.65×10^4Cです。

問題の「9.65×10^3C」は、9.65×10^4の1/10なので、電子0.1molの電気量であることがわかります。

水素1molで電子2molなので、電子0.1molを得るときの水素をxmolとすれば、

1:2=x:0.1
 2x=0.1
  x=0.05

よって、5.00×10^(-2)molの水素を消費することがわかります。

標準状態では1mol=22.4Lなので、求める水素の体積は、

5.00×10^(-2)×22.4=112×10^(-2)=1.12L


関連項目
電池


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高校化学「燃料電池」(2)解答

解答(2)★高校化学「燃料電池」

燃料電池について次の問いに答えよ。ただし、一般的な燃料電池の構成は、次のように表される。

(−)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

(1) 放電するときに、正極と負極で起こる変化を、それぞれe-を含む式で表せ。
(2) (1)の式を用いて、放電するときの化学反応式を表せ。
(3) 9.65×10^3Cの電気量を得るために消費される水素は、標準状態で何Lか。



問題ページはこちら


(2)の解答解説はこのページ下に掲載します。


センター過去問




(1)より、両極での反応は

正極:O2+4H++4e-→2H2O
負極:H2→2H++2e-

となります。

これらを連立方程式の要領で、e-を消去すると、

2H2+O2→2H2O

が得られます。
つまり、水素と酸素で水ができる。という反応ですね。


関連項目
電池


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高校化学「燃料電池」(1)解答

解答(1)★高校化学「燃料電池」

燃料電池について次の問いに答えよ。ただし、一般的な燃料電池の構成は、次のように表される。

(−)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

(1) 放電するときに、正極と負極で起こる変化を、それぞれe-を含む式で表せ。
(2) (1)の式を用いて、放電するときの化学反応式を表せ。
(3) 9.65×10^3Cの電気量を得るために消費される水素は、標準状態で何Lか。



問題ページはこちら


(1)の解答解説はこのページ下に掲載します。


センター過去問





正極:O2+4H++4e-→2H2O
負極:H2→2H++2e-

正極活物質はO2,負極活物質はH2ですね。
H2が2H+になり、放出された2e-が正極へ移動することで電流が流れ、電池としてのはたらきをする。というわけですね。


関連項目
電池


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高校化学「燃料電池」問題

問題★高校化学「燃料電池」

燃料電池について次の問いに答えよ。ただし、一般的な燃料電池の構成は、次のように表される。

(−)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

(1) 放電するときに、正極と負極で起こる変化を、それぞれe-を含む式で表せ。
(2) (1)の式を用いて、放電するときの化学反応式を表せ。
(3) 9.65×10^3Cの電気量を得るために消費される水素は、標準状態で何Lか。



(1)はおいといて、(2)だけは知ってる人も多いと思いますが、(1)を正しく理解しておくことも重要です。
式ができれば、理論化学をちゃんとやってきている人なら(3)は簡単なはずですね!


センター過去問





関連項目
電池
電気分解


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高校化学「電気分解」

高校化学「電気分解」

次の文章の空欄に適語を入れよ。

電解質水溶液などに電極を入れて電流を流し、(@)反応をおこす操作を電気分解という。電池の正極に接続した電極を(A)、負極に接続した電極を(B)といい、(A)では(C)(電子を失う反応)が、Bでは(D)(電子を受け取る反応)がおこる。


解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問




@酸化還元,A陽極,B陰極,C酸化,D還元

電解質水溶液などに電極を入れて電流を流し、酸化還元反応をおこす操作を電気分解という。電池の正極に接続した電極を陽極、負極に接続した電極を陰極といい、陽極では酸化(電子を失う反応)が、陰極では還元(電子を受け取る反応)がおこる。


関連項目
電池


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2019年09月19日

高校化学「電池」

高校化学「電池」

電池について次の空欄に適語を入れよ。

電池とは、(@)反応によるエネルギーを、電気エネルギーとして取り出す装置であり、両極間の電位差を電池の(A)という。両極の極板のうち、イオン化傾向が大きい金属は(B)され電解液等に溶け出し陽イオンとなるので負極となり、逆にイオン化傾向が小さい方の金属は正極となる。負極から導線を通った電子は正極に移動し、正極では極板周辺にある酸化剤が極板から電子を受け取り(C)される。
充電できない電池を一次電池、充電して繰り返し使用できる電池を(D)という。



解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問




@酸化還元反応,A起電力,B酸化,C還元,D二次電池

電池とは、酸化還元反応によるエネルギーを、電気エネルギーとして取り出す装置であり、両極間の電位差を電池の起電力という。両極の極板のうち、イオン化傾向が大きい金属は酸化され電解液等に溶け出し陽イオンとなるので負極となり、逆にイオン化傾向が小さい方の金属は正極となる。負極から導線を通った電子は正極に移動し、正極では極板周辺にある酸化剤が極板から電子を受け取り還元される。
充電できない電池を一次電池、充電して繰り返し使用できる電池を二次電池という。


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高校化学「鉛蓄電池」

高校化学「鉛蓄電池」

鉛蓄電池について次の空欄に適語を入れよ。

鉛蓄電池は、(@)を電解液とし、負極に(A)、正極に(B)を用いた二次電池である。車のバッテリーなどに使われている。
放電すると両極に(C)が付着し、その分、極板の質量が増加する。充電するとその(C)が(A)と(B)に戻り、その分、極板の質量が減少する。
放電して1molの(A)が(C)になると、e-が(D)mol移動する。


両極での反応式は以下のようになる。
負極:Pb+SO4[2-]⇄PbSO4+2e-
正極:PbO2+4H++SO4[2-]+2e-⇄PbSO4+2H2O



解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問




@希硫酸H2SO4aq,A鉛,B酸化鉛(W),C硫酸鉛,D2

鉛蓄電池は、希硫酸H2SO4aqを電解液とし、負極に鉛Pb、正極に酸化鉛(W)PbO2を用いた二次電池である。車のバッテリーなどに使われている。
放電すると両極に硫酸鉛PbSO4が付着し、その分、極板の質量が増加する。充電するとそのPbSO4PbPbO2に戻り、その分、極板の質量が減少する。
放電して1molのPbがPbSO4になると、e-が2mol移動する。

両極での反応式は以下のようになる。
負極:Pb+SO4[2-]⇄PbSO4+2e-
正極:PbO2+4H++SO4[2-]+2e-⇄PbSO4+2H2O



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2019年09月17日

高校化学「ダニエル電池」

高校化学「ダニエル電池」

ダニエル電池について次の空欄に適語を入れよ。

ダニエル電池は、ボルタ電池を、分極が起こらないよう改良したもので、電極はボルタ電池と同じく、負極は(@)、正極は(A)を用いる。
ボルタ電池との主な違いは、両極の間を(B)で仕切り、両極の電解液の混合が起こりにくくなっている点で、負極側の電解液にはZnSO4aqが、正極側の電解液にはCuSO4aqが使われる。

両極での反応は以下のような反応式で表される。
(C):Zn→Zn2++2e-
(D):Cu2++2e-→Cu



解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問




@Zn(亜鉛),ACu(銅),B素焼き板,C負極,D正極

ダニエル電池は、ボルタ電池を、分極が起こらないよう改良したもので、電極はボルタ電池と同じく、負極は(@)、正極は(A)を用いる。
ボルタ電池との主な違いは、両極の間を素焼き板で仕切り、両極の電解液の混合が起こりにくくなっている点で、負極側の電解液にはZnSO4aqが、正極側の電解液にはCuSO4aqが使われる。

両極での反応は以下のような反応式で表される。
(C):Zn→Zn2++2e-
(D):Cu2++2e-→Cu


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posted by えま at 23:29| Comment(0) | 高校化学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

高校化学「ボルタ電池」

高校化学「ボルタ電池」

ボルタ電池について次の空欄に適語を入れよ。

ボルタ電池は、最も基本的な化学電池で、負極は(@)、正極は(A)で、電解液には(B)を用いる。
両極での反応は以下のような反応式で表される。
(C):Zn→Zn2++2e-
(D):2H++2e-→H2
ボルタ電池では、放電するとすぐに起電力が低下する。この現象を電池の(E)という。


解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問




@Zn(亜鉛),ACu(銅),B希硫酸(H2SO4aq),C負極,D正極,E分極

ボルタ電池は、最も基本的な化学電池で、負極はZn、正極はCuで、電解液にはH2SO4aqを用いる。
両極での反応は以下のような反応式で表される。
負極:Zn→Zn2++2e-
正極:2H++2e-→H2
ボルタ電池では、放電するとすぐに起電力が低下する。この現象を電池の分極という。


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2019年09月16日

高校化学「酸化還元」

高校化学「酸化還元」

次の化学反応式において、[ ]の原子が酸化されたか還元されたか答えよ。

4[N]H3+5O2→4NO+6H2O


解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問





酸化還元は、酸素や水素、電子の移動によって判断することもできますが、どっちが得たかどっちが失ったかを混乱する人も多いです。
そんなことを考えるよりも、酸化数の変化を考えるとよいです。
とにかく、

・酸化数が増加すれば「酸化」
・酸化数が減少すれば「還元」

です。


4[N]H3+5O2→4NO+6H2O

左辺のNにはHが3つついているので、酸化数は−3です。
右辺のNにはOが1つついているので、酸化数は+2です。
つまり、酸化数は増加しています。
ならば、このNは「酸化された」とわかります。


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2019年09月15日

高校化学「エタノール」「化学反応式」

高校化学「エタノール」「化学反応式」

次の化学反応式を書け。

(1) エタノールにナトリウムを加えると、水素を発生してナトリウムエトキシドを生じる。
(2) エタノールに酢酸と少量の濃硫酸を加えて温めると、酢酸エチルを生じる。


解答はこのページ下に掲載します。


センター過去問





化学反応式なので、原子の数は反応の前後で増加も減少もしないことに気をつけます。組み合わせが変わるだけだから・・・と考えると、知らなくても何とかなる場合もあるはずです。


(1) エタノールにナトリウムを加えると、水素を発生してナトリウムエトキシドを生じる。
ナトリウムエトキシドは、エタノールのHがNaに置換したもの。
2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2


(2) エタノールに酢酸と少量の濃硫酸を加えて温めると、酢酸エチルを生じる。
エタノールと酢酸の間で脱水縮合が起こるので、
C2H5OH+CH3COOH→CH3COOC2H5+H2O


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こんなヤツです
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