高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンに硫化水素を通じたとき

高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンに硫化水素を通じたとき


主な金属イオンに硫化水素を通じたときの表

[酸性・中性・塩基性どれでも沈殿を生じる]
Ａｇ⁺　・・・　Ａｇ₂Ｓ(黒色)
Ｐｂ²⁺　・・・　ＰｂＳ(黒色)
Ｃｕ²⁺　・・・　ＣｕＳ(黒色)
Ｈｇ²⁺　・・・　ＨｇＳ(黒色)
Ｃｄ²⁺　・・・　ＣｄＳ(黄色)

[中性・塩基性で沈殿を生じる]
Ｚｎ²⁺　・・・　ＺｎＳ(白色)
Ｆｅ³⁺　・・・　ＦｅＳ(黒色)
Ｆｅ²⁺　・・・　ＦｅＳ(黒色)
Ｎｉ²⁺　・・・　ＮｉＳ(黒色)
Ｍｎ²⁺　・・・　ＭｎＳ(淡赤色)

[沈殿を生じない(炎色反応で確認する)]
Ｌｉ⁺(赤色)
Ｃａ²⁺(橙赤色)
Ｎａ⁺(黄色)
Ｓｉ²⁺(赤色)
Ｋ⁺(紫色)
Ｂａ²⁺(緑色)


ＮａＯＨ水溶液を加えたとき、アンモニア水を加えたとき


◆関連項目
ナトリウム、カルシウム、水銀
亜鉛、鉛、銅、鉄、銀
典型金属元素、遷移元素


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高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンに多量のアンモニア水を加えたときの表

高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンに多量のアンモニア水を加えたときの表


主な金属イオンの水酸化物の沈殿と多量のＮＨ₃水溶液を加えたときの錯イオンの表

金属イオン	ＯＨ-による沈殿	多量のＮＨ3水溶液
Ａｇ+	Ａｇ2Ｏ　褐色	[Ａｇ(ＮＨ3)2]+　無色
Ｃｕ2+	Ｃｕ(ＯＨ)2　青白色	[Ｃｕ(ＮＨ3)4]2+　深青色
Ｚｎ2+	Ｚｎ(ＯＨ)2　白色	[Ｚｎ(ＮＨ3)4]2+　無色
Ａｌ3+	Ａｌ(ＯＨ)3　白色	不溶
Ｐｂ2+	Ｐｂ(ＯＨ)2　白色	不溶
Ｆｅ3+	Ｆｅ(ＯＨ)3　赤褐色	不溶
Ｆｅ2+	Ｆｅ(ＯＨ)2　緑白色	不溶

多量のＮａＯＨ水溶液を加えたとき


◆関連項目
錯イオン
亜鉛、アルミニウム、鉛
銅、鉄、銀
典型金属元素、遷移元素


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高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンの水酸化物の沈殿と錯イオンの表

高校化学「イオンの反応と分離」主な金属イオンの水酸化物の沈殿と錯イオンの表


主な金属イオンの水酸化物の沈殿と錯イオンの表

金属イオン	ＯＨ-による沈殿	多量のＮａＯＨ水溶液
Ａｇ+	Ａｇ2Ｏ　褐色	不溶
Ｃｕ2+	Ｃｕ(ＯＨ)2　青白色	不溶
Ｚｎ2+	Ｚｎ(ＯＨ)2　白色	[Ｚｎ(ＯＨ)4]2-　無色
Ａｌ3+	Ａｌ(ＯＨ)3　白色	[Ａｌ(ＯＨ)4]-　無色
Ｐｂ2+	Ｐｂ(ＯＨ)2　白色	[Ｐｂ(ＯＨ)4]2-などを形成して再溶解
Ｆｅ3+	Ｆｅ(ＯＨ)3　赤褐色	不溶
Ｆｅ2+	Ｆｅ(ＯＨ)2　緑白色	不溶

◆関連項目
錯イオン
亜鉛、アルミニウム、鉛
銅、鉄、銀
典型金属元素、遷移元素


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高校化学「遷移元素」鉄の精錬�A

高校化学「遷移元素」鉄の精錬�A

◆問題

(1) 鉄の精錬についての文章の空欄に適語を入れよ。

溶鉱炉に、主成分Ｆｅ₂Ｏ₃の赤鉄鉱の鉄鉱石、コークス、(�@)を入れて熱風を吹き込むと、コークスが燃焼し、生じた(�A)によって鉄の酸化物が還元され、銑鉄が得られる。この銑鉄に酸素を吹き込むと鋼が得られる。また、鉄鉱石中に含まれる二酸化ケイ素などは(�@)と反応し、(�B)となって取り除かれる。

(2) 下線部の反応を化学反応式で示せ。


解答解説はこのページ下


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◆解答

生じた一酸化炭素によって鉄の酸化物が還元され、銑鉄が得られる。
この反応を化学反応式で表します。

「鉄の酸化物」はＦｅ₂Ｏ₃で、銑鉄は４％ほどの炭素を含む鉄です。化学反応式としては銑鉄はＦｅと考えてよいです。つまり、目的の化学反応式は、

Ｆｅ₂Ｏ₃＋３ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ₂

こうして得られた銑鉄に酸素を吹き込み、炭素含有率を０．０２％〜２％にしたものが鋼です。


(1)に戻る→空欄に適語を入れる


◆関連項目
銅、鉄
遷移元素、典型金属元素まとめ


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高校化学「遷移元素」鉄の精錬�@

高校化学「遷移元素」鉄の精錬�@

◆問題

鉄の精錬についての文章の空欄に適語を入れよ。

溶鉱炉に、主成分Ｆｅ₂Ｏ₃の赤鉄鉱の鉄鉱石、コークス、(�@)を入れて熱風を吹き込むと、コークスが燃焼し、生じた(�A)によって鉄の酸化物が還元され、銑鉄が得られる。この銑鉄に酸素を吹き込むと鋼が得られる。また、鉄鉱石中に含まれる二酸化ケイ素などは(�@)と反応し、(�B)となって取り除かれる。


解答解説はこのページ下


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◆解答
�@石灰石、�A一酸化炭素、�Bスラグ

溶鉱炉に、主成分Ｆｅ₂Ｏ₃の赤鉄鉱の鉄鉱石、コークス、石灰石を入れて熱風を吹き込むと、コークスが燃焼し、生じた一酸化炭素によって鉄の酸化物が還元され、銑鉄が得られる。この銑鉄に酸素を吹き込むと鋼が得られる。また、鉄鉱石中に含まれる二酸化ケイ素などは石灰石と反応し、スラグとなって取り除かれる。

コークスはＣ、石灰石の主成分はＣａＣＯ₃です。


次の問題→化学反応式


◆関連項目
銅、鉄
遷移元素、典型金属元素まとめ


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高校化学「無機物質の性質」気体の発生方法と乾燥剤�B

高校化学「無機物質の性質」気体の発生方法と乾燥剤�B

◆問題

表に示した気体の発生方法とその乾燥剤について、次の問いに答えよ。

発生方法	乾燥剤
ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。	ＣａＯ
ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。	ＣａＣｌ2
ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。	濃硫酸
ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。	Ｐ4Ｏ10
ｅ．石灰石に希塩酸を加える。	ＣａＣｌ2

(1) ａ〜ｅの反応をそれぞれ化学反応式で表せ。

(2) それぞれの反応で発生する気体の捕集方法として最も適切なものを、それぞれ語群から選べ。

[上方置換／下方置換／水上置換]

(3) 表に示した乾燥剤のうち、その気体の乾燥に適さないものが１つある。それは何か答えよ。


(3)の解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

乾燥剤には当然、吸水性や吸湿性がある物質を用います。
ただし、吸湿性があっても、物質の組み合わせによっては乾燥剤として適さない場合があります。

それがどんな場合かというと・・・

水分を吸収する他に化学反応を起こしてしまう場合です。

例えば、酸性の物質と塩基性の物質の組み合わせの場合は、水を吸収するだけでなく、酸と塩基の中和反応が起こってしまいますね。
だからそんな場合は、吸湿性があっても乾燥剤には適さない。ということができます。

酸化還元反応が起こってしまう場合も同様です。

もう一度表を確認してみましょう！

発生方法	乾燥剤
ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。	ＣａＯ
ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。	ＣａＣｌ2
ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。	濃硫酸
ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。	Ｐ4Ｏ10
ｅ．石灰石に希塩酸を加える。	ＣａＣｌ2

「乾燥剤」の欄に書かれた物質は、どれも水分を吸収する性質はありますが、この場合は、

「ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。」「濃硫酸」の組み合わせが不適となります。

硫化水素は酸性の気体ですが、還元性が強いので酸化還元反応が起こり、硫黄の析出し二酸化硫黄が発生します。
Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｓ→Ｓ＋ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ


この問題の最初に戻る→(1) ａ〜ｅの反応をそれぞれ化学反応式で表せ。


◆関連項目
気体の色に関する問題
硫化水素、塩酸(塩化水素)、濃硫酸、希硫酸
気体の乾燥剤(説明)
非金属元素まとめ


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高校化学「無機物質の性質」気体の発生方法と乾燥剤�A

高校化学「無機物質の性質」気体の発生方法と乾燥剤�A

◆問題

表に示した気体の発生方法とその乾燥剤について、次の問いに答えよ。

発生方法	乾燥剤
ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。	ＣａＯ
ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。	ＣａＣｌ2
ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。	濃硫酸
ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。	Ｐ4Ｏ10
ｅ．石灰石に希塩酸を加える。	ＣａＣｌ2

(1) ａ〜ｅの反応をそれぞれ化学反応式で表せ。

(2) それぞれの反応で発生する気体の捕集方法として最も適切なものを、それぞれ語群から選べ。

[上方置換／下方置換／水上置換]


(2)の解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。

２ＫＣｌＯ₃→２ＫＣｌ＋３Ｏ₂

発生する気体は酸素です。酸素は水に溶けにくいので、水上置換が最も適しています。


ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。

ＭｎＯ₂＋４ＨＣｌ→ＭｎＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｃｌ₂

発生する気体は塩素です。塩素はある程度水に溶け、空気より重いので、下方置換で捕集します。


ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。

ＦｅＳ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＦｅＳＯ₄＋Ｈ₂Ｓ

発生する気体は硫化水素です。硫化水素は水に溶けやすく、空気より重いので、下方置換が適しています。


ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。

２ＮａＨＳＯ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｎａ₂ＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＳＯ₂

発生する気体は二酸化硫黄です。ｂ，ｃと同様に水に溶けて空気より重いので、下方置換で捕集します。


ｅ．石灰石に希塩酸を加える。

ＣａＣＯ₃＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂

発生する気体は二酸化炭素です。二酸化炭素は水に少し溶けて空気より重いので、下方置換で集めることが多いです。水上置換で集める場合もあります。


次の問題→乾燥剤の正誤選択


◆関連項目
気体の色に関する問題
硫化水素、塩酸(塩化水素)、濃硫酸、希硫酸
気体の乾燥剤(説明)
非金属元素まとめ


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高校化学「無機物質の性質」気体の発生方法と乾燥剤�@

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◆問題

表に示した気体の発生方法とその乾燥剤について、次の問いに答えよ。

発生方法	乾燥剤
ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。	ＣａＯ
ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。	ＣａＣｌ2
ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。	濃硫酸
ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。	Ｐ4Ｏ10
ｅ．石灰石に希塩酸を加える。	ＣａＣｌ2

(1) ａ〜ｅの反応をそれぞれ化学反応式で表せ。


(1)の解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

ａ．塩素酸カリウムに酸化マンガン(�W)を加えて加熱する。
塩素酸カリウムはＫＣｌＯ₃です。この反応では酸化マンガンは触媒です。

２ＫＣｌＯ₃→２ＫＣｌ＋３Ｏ₂


ｂ．酸化マンガン(�W)に濃塩酸を加えて加熱する。
この反応では酸化マンガンは酸化剤で、塩化水素を酸化します。

ＭｎＯ₂＋４ＨＣｌ→ＭｎＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｃｌ₂


ｃ．硫化鉄(�U)に希硫酸を加える。
お互いがくっついている原子を交換するような反応になります。

ＦｅＳ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＦｅＳＯ₄＋Ｈ₂Ｓ


ｄ．亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える。
「亜〜」はＯの数が通常より１少ないので、亜硫酸はＨ₂ＳＯ₃で、亜硫酸水素ナトリウムはＮａＨＳＯ₃です。

２ＮａＨＳＯ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｎａ₂ＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＳＯ₂


ｅ．石灰石に希塩酸を加える。
石灰石は炭酸カルシウムで、ＣａＣＯ₃です。

ＣａＣＯ₃＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂


次の問題→気体の捕集方法


◆関連項目
気体の色に関する問題
硫化水素、塩酸(塩化水素)、濃硫酸、希硫酸
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高校化学「無機物質の性質」気体の反応と色に関する問題�A

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◆問題

�@次の空欄に適語を入れよ。

(1) 一酸化窒素は酸素と反応して(　)色に変化する。
(2) 硫化水素は酢酸鉛(�U)試験紙を(　)色に変化させる。
(3) 塩化水素にアンモニアを近づけると(　)色の煙を生じる。
(4) 二酸化炭素を石灰水に通じると、(　)色の沈殿を生じる。

�Aそれぞれの反応の化学反応式を答えよ。


�Aの解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

(1) 一酸化窒素は酸素と反応して(　)色に変化する。
一酸化窒素は酸素と反応して二酸化窒素を生じます。

２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂


(2) 硫化水素は酢酸鉛(�U)試験紙を(　)色に変化させる。
硫化水素は酢酸鉛と反応して硫化鉛と酢酸を生じます。

(ＣＨ₃ＣＯＯ)₂Ｐｂ＋Ｈ₂Ｓ→ＰｂＳ＋２ＣＨ₃ＣＯＯＨ


(3) 塩酸(塩化水素)にアンモニアを近づけると(　)色の煙を生じる。
「白煙を生じる」という記述でよく見かける反応です。

ＨＣｌ＋ＮＨ₃→ＮＨ₄


(4) 二酸化炭素を石灰水に通じると、(　)色の沈殿を生じる。
石灰水は、水酸化カルシウムの水溶液です。

ＣＯ₂＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ


�@に戻る→色の問題


◆関連項目
一酸化窒素、硫化水素、塩酸(塩化水素)、アンモニア、石灰水
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高校化学「無機物質の性質」気体の反応と色に関する問題�@

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◆問題

次の空欄に適語を入れよ。

(1) 一酸化窒素は酸素と反応して(　)色に変化する。
(2) 硫化水素は酢酸鉛(�U)試験紙を(　)色に変化させる。
(3) 塩化水素にアンモニアを近づけると(　)色の煙を生じる。
(4) 二酸化炭素を石灰水に通じると、(　)色の沈殿を生じる。


解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

(1) 一酸化窒素は酸素と反応して(　)色に変化する。
一酸化窒素は酸素と反応して二酸化窒素を生じます。二酸化窒素は赤褐色ですね。

(2) 硫化水素は酢酸鉛(�U)試験紙を(　)色に変化させる。
硫化水素は様々な金属イオンと反応して沈殿を生じます。硫化鉛(�U)は黒色です。

(3) 塩酸(塩化水素)にアンモニアを近づけると(　)色の煙を生じる。
「白煙を生じる」という記述でよく見かける反応ですね。つまり白色の煙です。

(4) 二酸化炭素を石灰水に通じると、(　)色の沈殿を生じる。
小学理科から何度も登場しているあの反応です。白色の沈殿ですね。


次の問題→化学反応式


◆関連項目
一酸化窒素、硫化水素、塩酸(塩化水素)、アンモニア、石灰水
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高校化学「典型金属元素」アルカリ金属・アルカリ土類金属の性質等�@

高校化学「典型金属元素」アルカリ金属・アルカリ土類金属の性質等�@

◆問題

(1) 空欄に適語を入れよ。または適語を選べ。

アルカリ金属とアルカリ土類金属の単体は、常温の水と反応したり、空気中で酸化するなど、反応性が大きいため(�@)中に保存する。
アルカリ金属の炭酸塩は水に(�A溶けやす／溶けにく)く、水溶液は(�B)性を示す。
アルカリ土類金属の炭酸塩は水に(�C溶けやす／溶けにく)い。
いずれの炭酸塩も塩酸には溶ける。


↓解答はお知らせの下に↓


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◆解答

�@灯油、�A溶けやす、�B塩基、�C溶けにく

アルカリ金属とアルカリ土類金属の単体は、常温の水と反応したり、空気中で酸化するなど、反応性が大きいため灯油中に保存する。
アルカリ金属の炭酸塩は水に溶けやすく、水溶液は塩基性を示す。
アルカリ土類金属の炭酸塩は水に溶けにくい。
いずれの炭酸塩も塩酸には溶ける。


次の問題→化学反応式


◆関連項目
アルカリ金属、アルカリ土類金属
典型金属元素まとめ


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高校化学「典型金属元素」適切な化合物を選ぶ問題�A

高校化学「典型金属元素」適切な化合物を選ぶ問題�A

◆問題

次の記述に当てはまる化合物を、語群からそれぞれ１つずつ選べ。

(1) 気体の乾燥や、路面の凍結防止剤として用いられる。

(2) 生石灰とよばれ、食品などの乾燥剤として用いられる。

(3) 胃腸薬やベーキングパウダーなどに用いられる。

(4) 胃のＸ線検査の造影剤に用いられる。

(5) 天然にセッコウとして産出し、建築材料などに用いられる。


[語群]
Ｎａ₂ＣＯ₃，ＮａＨＣＯ₃，ＣａＯ，ＣａＣｌ₂，ＣａＣＯ₃，ＣａＳＯ₄，ＢａＣＯ₃，ＢａＳＯ₄


↓(3)〜(5)の解答はお知らせの下に↓


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◆解答

(3) 胃腸薬やベーキングパウダーなどに用いられる。

いわゆる「重曹」です。化学式はＮａＨＣＯ₃ですね。
水溶液は弱塩基性を示し、服用すると胃酸を中和するので胃腸薬としても用いられます。
加熱すると分解して、二酸化炭素の気泡が発生します。
炭酸水素ナトリウム


(4) 胃のＸ線検査の造影剤に用いられる。

Ｂａ²⁺はＸ線を透過させにくいが有毒なので、水や胃酸に溶けにくいＢａＳＯ₄を造影剤に用います。


(5) 天然にセッコウとして産出し、建築材料などに用いられる。

セッコウは二水和物の形ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏで天然に産出します。
硫酸カルシウム


(1)，(2)に戻る


◆関連項目
炭酸水素ナトリウム、硫酸カルシウム
典型金属元素まとめ


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高校化学「典型金属元素」適切な化合物を選ぶ問題�@

高校化学「典型金属元素」適切な化合物を選ぶ問題�@

◆問題

次の記述に当てはまる化合物を、語群からそれぞれ１つずつ選べ。

(1) 気体の乾燥や、路面の凍結防止剤として用いられる。

(2) 生石灰とよばれ、食品などの乾燥剤として用いられる。


[語群]
Ｎａ₂ＣＯ₃，ＮａＨＣＯ₃，ＣａＯ，ＣａＣｌ₂，ＣａＣＯ₃，ＣａＳＯ₄，ＢａＣＯ₃，ＢａＳＯ₄


↓解答はお知らせの下に↓


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◆解答

(1) 気体の乾燥や、路面の凍結防止剤として用いられる。

冬になると、橋の路肩などに凍結防止剤の大きい袋が置かれていることがあります。
これの中身がＣａＣｌ₂です。
塩化カルシウム


(2) 生石灰とよばれ、食品などの乾燥剤として用いられる。

生石灰はＣａＯですね。
ちなみに名前の似ている消石灰はＣａ(ＯＨ)₂です。
酸化カルシウム


次の問題→ベーキングパウダーなど


◆関連項目
塩化カルシウム、酸化カルシウム
典型金属元素まとめ


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高校化学「典型金属元素」アルミニウムの溶融塩電解�B

高校化学「典型金属元素」アルミニウムの溶融塩電解�B

◆問題

アルミニウムの製法について次の問いに答えよ。

(1) 空欄に適語を入れよ。

アルミニウムの単体は、鉱石である(�@)を原料として製造される。
加熱して融解させた(�A)に、(�@)から得られた酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を溶かし、炭素電極を用いて(�B)を行うと、陰極でアルミニウムが得られる。
陽極では電極の炭素と酸化アルミニウムから分解された(�C)が反応し、一酸化炭素や二酸化炭素が発生する。

(2) 陰極で起こる変化を、電子ｅ^-を用いた反応式で表せ。

(3) ３．０×１０⁴の電流を１００時間流して溶融塩電解を行ったとき、得られるアルミニウムは何ｋｇか求めよ。


↓(3)の解答はお知らせの下に↓


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◆解答

１００時間＝６０００分＝３６００００秒ですね。
３．０×１０⁴Ａの電流を３．６×１０⁵ｓ流す。という設定になります。
このときの電気量は、

３．０×１０⁴×３．６×１０⁵＝１０．８×１０⁹＝１．０８×１０¹⁰Ｃです。

そして、ファラデーの法則により、１ｍｏｌの電子は９．６５×１０⁴Ｃだから、この電気量が何モルの電子に相当するか求められます。

１．０８×１０¹⁰／９．６５×１０⁴＝(１．０８／９．６５)×１０⁶ｍｏｌ

(2)で求めたように、Ａｌ³⁺＋３ｅ^-→Ａｌだから、３ｍｏｌの電子で１ｍｏｌのアルミニウムが得られます。
ということは、電子の物質量の１／３のアルミニウムが得られるので、

(アルミニウムの物質量)＝(１．０８／９．６５)×１０⁶×１／３＝(０．３６／９．６５)×１０⁶ｍｏｌ

アルミニウムの原子量２７とすれば、この質量は、

　(０．３６／９．６５)×１０⁶×２７
＝(９．７２／９．６５)×１０⁶
≒１．００×１０⁶ｇ

問題ではｋｇで聞いているので、単位を変換すると、

＝１．００×１０³ｋｇ


この問題の最初に戻る→アルミニウムの製法の用語問題


◆関連項目
アルミニウム
典型金属元素まとめ


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高校化学「典型金属元素」アルミニウムの溶融塩電解�A

高校化学「典型金属元素」アルミニウムの溶融塩電解�A

◆問題

アルミニウムの製法について次の問いに答えよ。

(1) 空欄に適語を入れよ。

アルミニウムの単体は、鉱石である(�@)を原料として製造される。
加熱して融解させた(�A)に、(�@)から得られた酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を溶かし、炭素電極を用いて(�B)を行うと、陰極でアルミニウムが得られる。
陽極では電極の炭素と酸化アルミニウムから分解された(�C)が反応し、一酸化炭素や二酸化炭素が発生する。

(2) 陰極で起こる変化を、電子ｅ^-を用いた反応式で表せ。


↓(2)の解答はお知らせの下に↓


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◆解答

要するに「酸化アルミニウムを電気分解してアルミニウムを得る」という反応ですが、酸化アルミニウムの融点は非常に高いので、普通に火で加熱するのではなく、「溶融塩電解」を行います。

融解した氷晶石Ｎａ₃ＡｌＦ₆に酸化アルミニウムを溶かし、アルミニウムイオンを生じさせます。これに電流を流して単体のアルミニウムを得る。という方法です。

反応式としては非常に単純で、

Ａｌ³⁺＋３ｅ^-→Ａｌ

こうなります。


次の問題→溶融塩電解をして得られるアルミニウムの質量


◆関連項目
アルミニウム
典型金属元素まとめ


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高校化学「無機物質の性質」気体の判別

高校化学「無機物質の性質」気体の判別

◆問題

次の文章のＡ〜Ｅは、Ｃｌ₂，ＨＣｌ，Ｈ₂Ｓ，ＮＨ₃，Ｈ₂のいずれかである。
Ａ〜Ｅの気体の物質名を答えよ。

(1) Ａは水に溶けにくいが、他の気体は水に溶ける。特にＢ，Ｃはよく溶ける。
(2) 硝酸銀水溶液にＢ，Ｄを通じると、白色沈殿を生じる。
(3) ＡとＤの混合気体に日光をあてると、爆発的に反応してＢを生じる。
(4) 酢酸鉛(�U)水溶液にＥを通じると、黒色沈殿を生じる。


解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

気体は「Ｃｌ₂，ＨＣｌ，Ｈ₂Ｓ，ＮＨ₃，Ｈ₂」の５種類です。

(1) Ａは水に溶けにくいが、他の気体は水に溶ける。特にＢ，Ｃはよく溶ける。
５種類の気体のうち、水に溶けにくいのは水素ですね。つまりこの時点でＡは水素とわかります。
水によく溶けるのは、ＨＣｌとＮＨ₃です。

(2) 硝酸銀水溶液にＢ，Ｄを通じると、白色沈殿を生じる。
硝酸銀水溶液に、水素以外の４種類の気体のを通じた場合に生じる「白色沈殿」は、ＡｇＣｌではないかと推定します。
Ｃｌ^-が出てくるのは、Ｃｌ₂とＨＣｌです。
(1)と組み合わせると、ＢがＨＣｌ，ＤがＣｌ₂とわかりますね。

(3) ＡとＤの混合気体に日光をあてると、爆発的に反応してＢを生じる。
ＢはＨＣｌ、ＤはＣｌ₂、ＡはＨ₂とわかっていますね。
Ｈ₂＋Ｃｌ₂→２ＨＣｌ
という反応です。

(4) 酢酸鉛(�U)水溶液にＥを通じると、黒色沈殿を生じる。
残りはＨ₂ＳとＮＨ₃です。
この反応がおこるのは、Ｈ₂Ｓですね！硫化水素は多くの金属イオンと反応して沈殿を生じます。
つまり、ＥがＨ₂Ｓで、残ったＣがＮＨ₃とわかります。

物質名で答えると、

Ａ：水素、Ｂ：塩化水素、Ｃ：アンモニア、Ｄ：塩素、Ｅ：硫化水素


◆関連項目
塩素、塩酸(塩化水素)、アンモニア、硫化水素
酢酸鉛とタンパク質の反応
非金属元素まとめ


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高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�B

高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�B

◆問題

室温で無色の気体であるＡ〜Ｆの性質等について表にまとめた。

気体	発生法	におい	水に対する溶解性	その他の性質
Ａ		刺激臭	溶ける	水溶液は塩基性
Ｂ	亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える	刺激臭	溶ける	漂白剤としても利用
Ｃ		無臭	溶けにくい	室温で安定
Ｄ	塩化ナトリウムに濃硫酸を加える	刺激臭	溶ける	水溶液は酸性
Ｅ		腐卵臭	少し溶ける	金属イオンの検出に利用
Ｆ	亜鉛に希硫酸を加える	無臭	溶けにくい	最も密度が小さい気体

ＣとＦは単体であり、�@体積比でＣ：Ｆ＝１：３の割合で混合し、鉄を主成分とする触媒のもと、高温高圧で反応させるとＡが得られる。�AＡとＤが接触して反応すると白煙が生じる。�BＥの水溶液にＢを通じると溶液が白濁する。

(1) Ａ〜Ｆの気体の化学式を答えよ。

(2) Ｂ，Ｄ，Ｆの発生法をそれぞれ化学反応式で表せ。

(3) 下線部�@，�A，�Bの反応をそれぞれ化学反応式で表せ。

(3)の解答解説はこのページ下

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◆解答解説

�@「Ｃ：Ｆ＝１：３の割合で混合し……Ａが得られる」

要するに窒素と水素でアンモニアが合成される。という反応ですね。

アンモニアの工業的製法「ハーバー・ボッシュ法」の反応ですね。

Ｎ₂＋３Ｈ₂→２ＮＨ₃

�A「ＡとＤが反応して白煙を生じる」

Ａはアンモニア、Ｄは塩化水素ですね。

ＮＨ₃＋ＨＣｌ→ＮＨ₄Ｃｌ

�B「Ｅの水溶液にＢを通じると溶液が白濁する」

Ｅは硫化水素、Ｂは二酸化硫黄ですね。

２Ｈ₂Ｓ＋ＳＯ₂→３Ｓ＋２Ｈ₂Ｏ

◆関連項目

塩酸、希硫酸、二酸化硫黄、硫化水素、アンモニア

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高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�A

高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�A

◆問題

室温で無色の気体であるＡ〜Ｆの性質等について表にまとめた。

気体	発生法	におい	水に対する溶解性	その他の性質
Ａ		刺激臭	溶ける	水溶液は塩基性
Ｂ	亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える	刺激臭	溶ける	漂白剤としても利用
Ｃ		無臭	溶けにくい	室温で安定
Ｄ	塩化ナトリウムに濃硫酸を加える	刺激臭	溶ける	水溶液は酸性
Ｅ		腐卵臭	少し溶ける	金属イオンの検出に利用
Ｆ	亜鉛に希硫酸を加える	無臭	溶けにくい	最も密度が小さい気体

ＣとＦは単体であり、体積比でＣ：Ｆ＝１：３の割合で混合し、鉄を主成分とする触媒のもと、高温高圧で反応させるとＡが得られる。ＡとＤが接触して反応すると白煙が生じる。Ｅの水溶液にＢを通じると溶液が白濁する。

(1) Ａ〜Ｆの気体の化学式を答えよ。

(2) Ｂ，Ｄ，Ｆの発生法をそれぞれ化学反応式で表せ。

(2)の解答解説はこのページ下

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◆解答解説

Ｂ「亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える」

この反応では、硫酸ナトリウムと二酸化硫黄が発生します。そして、余ったＨとＯで水ができる。と考えれば良いでしょう。

２ＮａＨＳＯ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｎａ₂ＳＯ₄＋２ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ

Ｄ「塩化ナトリウムに濃硫酸を加える」

この反応では、塩化水素の他に、硫酸水素ナトリウムができます。

ＮａＣｌ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＮａＨＳＯ₄＋ＨＣｌ

Ｆ「亜鉛に希硫酸を加える」

これは中学理科でも出てくる反応ですね。

Ｚｎ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＺｎＳＯ₄＋Ｈ₂

次の問題→説明の文章の化学反応式など

◆関連項目

塩酸、希硫酸、二酸化硫黄、硫化水素、アンモニア

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高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�@

高校化学「無機物質」室温で無色の気体を推定する問題�@

◆問題

室温で無色の気体であるＡ〜Ｆの性質等について表にまとめた。

気体	発生法	におい	水に対する溶解性	その他の性質
Ａ		刺激臭	溶ける	水溶液は塩基性
Ｂ	亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える	刺激臭	溶ける	漂白剤としても利用
Ｃ		無臭	溶けにくい	室温で安定
Ｄ	塩化ナトリウムに濃硫酸を加える	刺激臭	溶ける	水溶液は酸性
Ｅ		腐卵臭	少し溶ける	金属イオンの検出に利用
Ｆ	亜鉛に希硫酸を加える	無臭	溶けにくい	最も密度が小さい気体

ＣとＦは単体であり、体積比でＣ：Ｆ＝１：３の割合で混合し、鉄を主成分とする触媒のもと、高温高圧で反応させるとＡが得られる。ＡとＤが接触して反応すると白煙が生じる。Ｅの水溶液にＢを通じると溶液が白濁する。

(1) Ａ〜Ｆの気体の化学式を答えよ。

(1)の解答解説はこのページ下

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◆解答解説

まずわかりやすいのは、文章の説明があるＣ，Ｆ，Ａではないでしょうか？

「ＣとＦは単体であり、体積比でＣ：Ｆ＝１：３の割合で混合し、鉄を主成分とする触媒のもと、高温高圧で反応させるとＡが得られる」とあるので、Ａはアンモニア、Ｃは窒素、Ｆは水素ですね。

表の中の性質も確認すると、間違いないと判断できると思います。

続いて、「ＡとＤが接触して反応すると白煙が生じる」ことと、Ａがアンモニアとわかっていることから、「塩酸とアンモニアでＮＨ₄Ｃｌの白煙が生じる」反応ではないかと推定できるはずです。

つまり、Ｄは塩化水素です。

残るＢとＥは、それぞれの表の説明から考えると良いと思います。

Ｂは「亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸」という操作、「漂白剤としても利用」から二酸化硫黄ではないかと判断します。

Ｅは「腐卵臭」「金属イオンの検出」から硫化水素と推定できると思います。

というわけでまとめると、

Ａ・・・ＮＨ₃，Ｂ・・・ＳＯ₂，Ｃ・・・Ｎ₂，Ｄ・・・ＨＣｌ，Ｅ・・・Ｈ₂Ｓ，Ｆ・・・Ｈ₂

次の問題→Ｂ，Ｄ，Ｆの化学反応式

◆関連項目

塩酸、希硫酸、二酸化硫黄、硫化水素、アンモニア

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高校化学「無機物質」硫酸の性質

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◆問題

硫酸は、�@酸化作用、�A脱水作用、�B不揮発性、�C吸湿性、�D強酸性といった性質をもつ。
次のそれぞれの変化は、�@〜�Dのどの性質によるものか答えよ。

ａ．スクロースに濃硫酸を加えると、黒色に変化する。
ｂ．濃硫酸に湿った塩素を通じると、乾燥した塩素になる。
ｃ．銅に濃硫酸を加えて加熱すると、二酸化硫黄が発生する。
ｄ．亜鉛に希硫酸を加えると、水素が発生する。


解答解説はこのページ下


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◆解答解説

硫酸は、�@酸化作用、�A脱水作用、�B不揮発性、�C吸湿性、�D強酸性といった性質をもつ。
次のそれぞれの変化は、�@〜�Dのどの性質によるものか答えよ。

ａ．スクロースに濃硫酸を加えると、黒色に変化する。・・・�A
この黒色の物質は炭素です。
Ｃ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₁→１２Ｃ＋１１Ｈ₂Ｏ
このようにして、スクロースからＨ₂Ｏが取れる反応が起こります。この作用を脱水作用といいます。

ｂ．濃硫酸に湿った塩素を通じると、乾燥した塩素になる。・・・�C
濃硫酸は吸湿性が強く、気体の乾燥剤として用いられます。

ｃ．銅に濃硫酸を加えて加熱すると、二酸化硫黄が発生する。・・・�@
「濃硫酸を加えて加熱する」つまり「熱濃硫酸」です。
銅は水素よりもイオン化傾向が小さいので、希硫酸には溶けないものの、熱濃硫酸には溶けます。
Ｃｕ＋２Ｈ₂ＳＯ₄→ＣｕＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋ＳＯ₂

ｄ．亜鉛に希硫酸を加えると、水素が発生する。・・・�D
中学理科でも出てくる反応ですね。
Ｚｎ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＺｎＳＯ₄＋Ｈ₂


◆関連項目
希硫酸、濃硫酸
非金属元素まとめ


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