2019年05月17日

高校化学「化学反応式」「燃焼」

高校化学「化学反応式」「燃焼」

エタンの燃焼の化学反応式を作ります。

「燃焼」とは「激しく光や熱を出す酸化」ですね。

燃焼も酸化には変わりないので、物質名で式を作ると

エタン+酸素→二酸化炭素+水

となります。
これらを化学式に置き換えると、

C2H6+O2→CO2+H2O

ですね。
このままでは原子の個数が合っていないので、合わせて、

2C2H6+7O2→4CO2+6H2O

ですね。
どの原子も増えたり減ったりせず、化学反応式では係数は自然数にします。
足りないところを増やす。という考えて、一つ一つパズルのように考えていけば、必ずできるばずです。


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2019年04月24日

高校化学「物質の構成」「電気陰性度」「極性」

高校化学「物質の構成」「電気陰性度」「極性」

原子の共有電子対を引き寄せる力の強さを表す値を「電気陰性度」といいます。

基本的に、

・原子半径が小さければ、原子核と電子の距離が近いため、引力が大きい。
・原子核の陽子数が多ければ、電子を引きつける力が強い。

ので、元素の周期表の右上の元素ほど、電気陰性度が大きい傾向があります。


電気陰性度の差が大きい元素同士が共有結合をしてできる物質は、共有電子対が、電気陰性度の大きい原子の方へ引き寄せられ、電気的な偏りが生じ、その偏りを「極性」といいます。


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高校化学「物質の構成」「化学結合」「沸点」

高校化学「物質の構成」「化学結合」「沸点」

Cl2,HCl,NaCl

これら3つの物質のうち、最も沸点が高いと考えられる物質を選び、その理由を考えます。

3つともClが入っているので、似た物質だな〜
同じ元素が入っていれば沸点もだいたい同じだな〜
この中で分子量(式量)が一番大きいのはCl2だから、沸点が一番高いのはCl2だな〜

と思った人もいるかと思います。

結合の種類が同じならば、分子量等が大きい(重い)物質ほど沸点が高い傾向があるのは正しいですが、よく見てみれば、結合の種類が違う物質が一つだけありますね?

NaClは塩化ナトリウムでイオン結合です。塩です。塩水ではありません。塩です。塩は加熱してもなかなか沸騰しませんよね?
残り2つは分子間力による結合で結びつきます。

分子間力よりもイオン結合の方が遙かに結合力が強いので、NaClが沸点が高い。

ということができます。

どれか選ぶだけなら、「あ、塩素か〜。塩化水素か〜。塩?塩だけ固体だよね。塩が沸点高いでしょ」というかんじでOKです。


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2019年04月19日

高校化学「物質量」

高校化学「物質量」

水45gの物質量は何molか?

この問題を解くことを考えます。

物質量の単位はmolで、1molの物質があると、その物質の分子量等にgをつけた質量になります。

水の化学式はH2Oなので、1×2+16=18で、分子量は18です。ということは、水の場合は1mol=18gです。

45gは18gの2,5倍なので、水45gの物質量は2.5molです。


関連問題
メタン0.25mol


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高校化学「化学結合」「結晶」

高校化学「化学結合」「結晶」

4つの結晶の種類の基本的な内容については、以下の記事をご覧ください。

共有結晶

イオン結晶

分子結晶

金属結晶


結晶格子の種類、極性、配位数などについては、また別の記事を書く予定です。


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2019年04月18日

高校化学「酸化還元」「酸化数」

高校化学「酸化還元」「酸化数」

酸化数とは、その物質の酸化の度合いを表す値です。
酸化数が大きければ、大きいほど酸化されていることを意味します。

酸化数は以下のルールに従って求められます。

・単体はゼロ

以下は単体でない場合です。

・水素は+1

ここまでは物質の種類にかかわらず常にこうなります。

・酸素は−2(過酸化水素の場合は−1)

これら以外の物質は、元素の周期表を見て、

・価電子数が1なら+1,価電子数が2なら+2,価電子数が7なら−1になることが多い。
・複数の原子が集まってできたイオンなどは、電荷=酸化数

と考えられます。


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高校化学「酸化還元」

高校化学「酸化還元」

中学レベルでは

・酸化は酸素と反応する化学変化
・還元は酸素が奪われる化学変化

と理解しておけば問題ありませんでしたが、高校化学では、それだけでは判断できない反応が多数登場します。

例えば、

Cu+Cl2→CuCl2

という反応では、酸素は登場しませんが、酸化還元反応です。

何が酸化で何が還元かというと、

・酸化数が増加すると酸化
・酸化数が減少すると還元

です。

上記の塩化銅の反応では、

・銅は酸化数0から+2になっているので、酸化された
・塩素は酸化数0から−1になっているので、還元された

ということができます。


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2019年04月17日

高校化学「化学結合」「金属結合」「金属結晶」

高校化学「化学結合」「金属結合」「金属結晶」

金属結合とは自由電子が金属内を動き回り、金属原子を結びつける結合です。
自由電子が原子間をランダムに動き回っていて、それにより結びついているので、その他の結合や結晶とは異なる性質があります。

金属結晶は、金属結合により金属原子が規則正しく配列した固体で、中学理科でもやった「金属の性質」を持ちます。

・金属光沢がある
・電気や熱をよく導く
・展性・延性がある

などの特徴があります。

鉄や銅はもちろん、単体のナトリウムも金属です。


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高校化学「化学結合」「共有結合」「分子結晶」

高校化学「化学結合」「共有結合」「分子結晶」

分子結晶の物質は、分子を構成する原子同士は共有結合で結びついていて、分子同士は分子間力によって結びついています。

分子間力、特にファンデルワールス力は弱いので、

分子結晶は

・やわらかい
・融点が低い

という特徴があります。

ドライアイス、ナフタレンなどが分子結晶の代表例です。


化学の重要な論点を一通りおさらいするのにおすすめの問題集です。



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高校化学「化学結合」「イオン結合」「イオン結晶」

高校化学「化学結合」「イオン結合」「イオン結晶」

イオン結合とは陽イオンと陰イオンの静電気力による結合です。
NaCl,CaCl2など、周期表の右端と左端、金属と非金属の組み合わせの結合になることが多いです。

イオン結合により多数のイオンが規則正しく配列した結晶を「イオン結晶」といいます。

イオン結晶の物質は、比較的硬く、融点は高く、水溶液は電気を導きやすいです。

イオン同士が電気的に結びつくので、結合力は強い。
水に溶ければイオンになるので、電気を導きやすい。

と理解できると思います。


化学の重要な論点を一通りおさらいするのにおすすめの問題集です。



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2019年04月16日

高校化学「化学結合」「共有結合」「共有結晶」

高校化学「化学結合」「共有結合」「共有結晶」

共有結合とは、原子が互いの電子を共有する結合です。
共有結合は、非金属元素同士の結合に多く見られます。
複数の原子で電子を共有しているので、結合力が非常に強いです。

全ての原子が共有結合によって結びつき、規則正しく配列した固体を「共有結晶」といいます。

共有結晶は

・とても硬い
・融点がとても高い
・電気を流しにくい

などの性質があります。

共有結晶の物質には、ダイヤモンド、ケイ素などがあります。


化学の重要な論点を一通りおさらいするのにおすすめの問題集です。



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2019年04月03日

高校化学「反応速度」

高校化学「反応速度」

反応速度の単位は「mol/L・s」です。

これは「1秒あたりどれだけモル濃度が変化するか?」を表します。

だから、「モル濃度÷秒」で求めることができます。

化学では(物理でも)単位を見れば、計算方法がわかることが多いです。


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2019年04月01日

高校化学「凝固点降下」溶媒に溶質が解けている場合の凝固点

高校化学「凝固点降下」溶媒に溶質が解けている場合の凝固点

液体の純粋なベンゼンを冷やしていって、凝固する場合は、いったん過冷却の状態になり、凝固が始まると凝固点まで温度が上がり、その後は完全に凝固が終わるまでは一定の温度になります。

純粋なベンゼンに一定の量の溶質を溶かし、その溶液を同様に冷却した場合は、いったん過冷却になり、凝固が始まり温度が少し上がるところまでは同じです。
しかし、その場合の凝固点に達したあとは、凝固が進行している間も、少しずつ温度が下がり続けます。

液体が状態変化している間は、熱量の変化はすべて状態変化に作用するので、普通は温度は変わらないはずですが、溶液の凝固の場合は少しずつ温度が下がるのです。これはどうしてかというと・・・

 凝固することにより、液体の溶媒が減少する
→液体の溶媒が減少すると、溶液の濃度が高くなる
→凝固点降下は、解けている物質の濃度が高くなれば大きくなる
→つまり、濃度が高くなれば凝固点がさらに下がる

最後の2行は同じ意味ですが、わかりやすくするために言い換えてみました。

単に「そうなる」と暗記するのではなく、「どうしてそうなるか」をした方が結局「暗記」もしやすいです。


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2019年03月21日

高校化学「熱化学方程式」一酸化炭素の生成熱

高校化学「熱化学方程式」一酸化炭素の生成熱

「生成熱」の熱化学方程式をつくるときは、その構成元素の単体から目的の物質を1モル生成する場合で係数を合わせて反応式を作ります。

一酸化炭素の生成熱の熱化学方程式ならば、

炭素+酸素=一酸化炭素+熱量

という式を作ります。

まず、それぞれの化学式を書きます。

C+O2=CO+QkJ

続いて、目的の物質(この場合はCO)が1になるように係数を合わせます。

C+(1/2)O2=CO+QkJ

ちなみに、物質の状態によって、出入りする熱量が違うので、熱化学方程式の場合は、物質の状態も(気)などの形で示すことも多いです。

さらに、熱化学方程式では→ではなくイコールを使って両辺を結んでいるところも注意してください。
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2019年03月15日

高校化学「質量パーセント濃度→モル濃度の変換」

高校化学「質量パーセント濃度→モル濃度の変換」

質量パーセント濃度が49%、密度が1.6g/mLの水溶液(溶質の分子量は98)のモル濃度を求めよ。

このような問題の場合、モル濃度の単位がmol/Lであることから、まずは1Lの水溶液について考える。

1Lの水溶液の質量は、1.6×1000=1600g/L

1600gのうち、49%が溶質だから、1600×49/100=784gが溶質の質量

溶質の784gが何モルかというと、784g÷98=8.0mol

ここまで溶液1Lの場合を計算してきたのだから、この8.0molは溶液1Lに含まれる溶質の物質量。
つまりモル濃度は8.0mol/L

このように、質量パーセント濃度をモル濃度に変換するときは、

@密度から溶液1Lの質量を求める。
A溶液1L中の溶質の質量を求める。
B溶質が何モルか求める。
Cつまりそれがモル濃度。

という手順で求めることができます。
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