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入試問題文を聴いて覚える化学 17族元素編
□今日も、入試問題文を聴いて覚える化学 17族元素編です。
録音した音声はyoutubeにアップしています。
テキストは下記参照ください。
入試問題文を聴いて覚える化学 17族元素編
■ 2011年度 早稲田大学
塩素は，常温・常圧では特有の臭いを有する黄緑色の気体である。塩素を水に溶かして得られる次亜塩素酸は強力な酸化剤として働き，水溶液は漂白作用をもつ。一方，家庭用液体漂白剤では，次亜塩素酸ナトリウムが有効成分として表示されている。
工業的には，水酸化ナトリウム水溶液に塩素ガスを吹き込んで，次亜塩素酸ナトリウム水溶液をつくる。この水溶液中では，次亜塩素酸ナトリウムはほぼ完全に次亜塩素酸イオンに解離している。さらに，次亜塩素酸イオンの一部はある割合で加水分解される。
家庭用液体漂白剤中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度表示では，通常，有効塩素量から換算された値が用いられる。有効塩素量とは，水溶液中の次亜塩素酸の量と次亜塩素酸イオンの量を足した値である。
家庭用液体漂白剤には「まぜるな危険」の警告文があり，酸性洗剤との混合を避けるように記載されている。これは，次亜塩素酸ナトリウム水溶液を酸性にすると，塩素ガスが発生するためである。
■ 2011年度 上智大学
周期表の17族に属する元素をハロゲンという。ハロゲンの原子は，いずれも7個の価電子を持ち，電子1個を取り入れて1価の陰イオンになりやすい。その単体はいずれも二原子分子で，有色・有毒であり，その融点や沸点は，原子番号が大きいものほど高い。ハロゲンの単体はいずれも酸化作用を示し，その強さは以下の順である。
F2＞Cl2＞Br2＞I2
また，ハロゲンの単体と水素H2を反応させると，ハロゲン化水素を生じる。ハロゲン化水素は，常温ではいずれも刺激臭のある無色の気体であり，水によく溶ける。その水溶液は酸性を示す。酸としての強さは以下の順であり，HF以外は強酸である。
HI＞HBr＞HCl＞HF
■ 2011年度 関西大学
周期表の17族に属する元素はハロゲン元素とよばれ，７個の最外殻電子をもつ。ハロゲン原子は，1個の電子を受け取る時に放出するエネルギーである電子親和力が大きく,１価の陰イオンになりやすい。ハロゲン元素の単体はいずれも二原子分子であり，沸点は原子番号が大きくなるにつれて高くなる。常温で気体である単体のハロゲンはフッ素と塩素である。フッ素は水と激しく反応して気体を発生し，塩素は水に溶け，その一部が水と反応する。
ハロゲン化水素は共有結合からなる分子であり，常温で無色，刺激臭をもつ気体である。ハロゲン化水素は水によく溶け，フッ化水素の水溶液以外は強い酸性を示す。フッ化水素の水溶液は，ガラスの主成分である二酸化ケイ素を溶かす。このため，この水溶液はガラスの目盛りつけや，くもりガラスの製造に利用されている。
HP「恋する化学」にpdfファイルをアップしています。
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熱化学方程式の書き方(生成熱)
皆様。お久しぶりです。
1ヶ月ほど更新をさぼっておりました。
今日は、熱化学の熱化学方程式の書き方について。
熱化学の基本ポイントは
①４つの反応熱(燃焼熱,生成熱,溶解熱,中和熱)と状態変化熱の定義を確実におさえて,
日本語の表記(例：メタンの燃焼熱は890kJ/molである。)
から熱化学方程式が作れるようにする。
②熱化学方程式からエネルギー図,エネルギーの大小関係を読み取ることができるよう
にする。(その逆も)
の２つになります。
熱化学方程式の書き方のポイントは
主人公は何になるか？で、主人公の係数を必ず１にしてください。
それでは,今日は生成熱の書き方のチャートを作ったので確実に覚えてください。
■生成熱編１
■生成熱編２
■生成熱編３
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熱化学方程式の書き方(燃焼熱)
今日は昨日に続いて、熱化方程式の書き方 燃焼熱編です。
燃焼熱の定義 …… 物質1molが完全燃焼するときに発生する熱量。
★ポイントは
・すべて発熱。
・完全燃焼は,炭素はCO2,水素はH2O,硫黄はSO2となる。
・COが生成する反応は 不完全燃焼なので炭素の燃焼熱ではない。
・H2Oが生成する場合は,一般的に液体とする。
です。
■燃焼熱編１
■燃焼熱編２
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熱化学方程式の書き方(溶解熱・中和熱)
今日も熱化方程式の書き方 溶解熱・中和熱編です。
□溶解熱
溶解熱の定義 …… 物質1mol が多量の溶媒に溶けるときに発生または吸収する熱量。
★ポイントは
・発熱と吸熱がある。
・多量の水は,H2Oではなくて,多量の溶媒を表すaqで表す。
aqはラテン語のaqua(水)からきている。
・水溶液も化合物の後にaqをつけて表す。
■溶解熱編１
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■溶解熱編２
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□中和熱
中和の定義 …… 酸と塩基の水溶液が中和して,水1molが生じるときに発生する熱量。
★ポイントは
・強酸・強塩基の中和熱は約57kJとなる。
・弱酸・弱塩基が関わる中和熱は,強酸・強塩基の中和熱よりやや小さくなる。
■中和熱編
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□溶解熱
溶解熱の定義 …… 物質1mol が多量の溶媒に溶けるときに発生または吸収する熱量。
★ポイントは
・発熱と吸熱がある。
・多量の水は,H2Oではなくて,多量の溶媒を表すaqで表す。
aqはラテン語のaqua(水)からきている。
・水溶液も化合物の後にaqをつけて表す。
■溶解熱編１
■溶解熱編２
□中和熱
中和の定義 …… 酸と塩基の水溶液が中和して,水1molが生じるときに発生する熱量。
★ポイントは
・強酸・強塩基の中和熱は約57kJとなる。
・弱酸・弱塩基が関わる中和熱は,強酸・強塩基の中和熱よりやや小さくなる。
■中和熱編
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酸化還元の覚え方
化学の反応には
①酸化・還元反応
②酸・塩基反応
③ラジカル反応
の３つの反応があります。
ラジカル反応は高校化学では扱いません。
なので、高校で勉強する化学の反応は酸化・還元反応か酸・塩基反応のどちらかなのです。
酸・塩基のブレンステッドの定義は
酸とは、水素イオンを与える物質で
塩基とは、水素イオンを受け取る物質です。
酸化・還元の定義は
「酸化される」とは、電子を相手に与えることで
「還元される」とは、電子を相手から受け取ることです。
酸化・還元反応は常に同時に起こる反応で
自身が酸化される物質は、相手を還元していて還元剤と呼ばれます。
よって
還元剤は、電子を相手に与える物質
酸化剤は、電子を相手から受け取る物質
です。
つまり、
酸・塩基は水素イオンのキャッチボールで
酸化・還元は
電子のキャッチボールなのです。
水素イオンを与える方が、酸か塩基かどっちだったっけ？？とわからなくなる人は、ほとんどいないでしょう。
例えば、塩酸、硫酸などは名前に「酸」とあるし、酸であることは明々白々。
塩酸には、水素原子があり、水に溶ければ、水素イオンを放出するから、
水素イオンを与える方が酸だ！などと簡単に覚えられるでしょう。
しかし、酸化・還元で
電子を与える方がどっちだったっけ？
とわからなくなってしまう人が多くいます。
そこでとっておき？覚え方を伝授します。
これは私のオリジナルです。
電子を与える。→ 野球で言えばピッチャー(電子をボールと考える) → ピッチャーのポジションは、花形、太陽の存在→太陽は英語でsun(サン) → サンから「酸化される」！！
電子を受け取る。→ 野球で言えばキャッチャー → キャッチャーのポジションは、
みんなやりたがらず、影(カゲ)の存在 → カゲから「還元される」！！
どうでしょうか？
また、酸化される → 電子を与える→ －をだす(「だす」は「引く」) → －(－) → ＋ → 酸化数は増える。
還元される → 電子を受け取る → －をもらう。 → ＋(－) → － → 酸化数は減る。
となります。
もっといい覚え方をご存知の方は教えてくださいね！
また、この部分が覚えにくいので、いい暗記法はないかということでもOK！
恋する化学
も宜しくお願いします。
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センター試験対策の完全攻略チャート＆過去問解説集が完成しました。
化学のセンター試験対策のチャート＆過去問題(1994年～2012年本・追試験)の解説集がやっと完成しました。
長らくお待たせしてすみません。
今日はそのうちの「熱化学」のチャートについて紹介したいと思います。
1994年～2012年の「熱化学」分野の問題を分析してみると,問題のタイプは下記６つのタイプに分類できました。
Ⅰ.４つの反応熱と状態変化熱の定義・エネルギーの大小関係タイプ
Ⅱ.１つの熱化学方程式からある値タイプ
Ⅲ.複数の熱化学方程式からある反応熱タイプ
Ⅳ.混合気体の燃焼タイプ
Ⅴ.「溶解熱」＋「中和熱」タイプ
Ⅵ.比熱の計算問題タイプ
Ⅰは４つの反応熱(燃焼熱,生成熱,溶解熱,中和熱)と状態変化熱の定義を問う問題と
熱化学方程式からエネルギー図,エネルギーの大小関係を問う問題(その逆も)で
解法のポイントは,
①定義を確実におさえて,日本語の表記(例：メタンの燃焼熱は890kJ/mol)
から熱化学方程式が作れるようにする。
★熱化学方程式は,主人公の係数を１にすることを常に頭に置いてくださいね!!
②熱化学方程式からエネルギー図,エネルギーの大小関係を読み取れるようにする。(その逆も)
の２つです。
A＝B＋QkJ のとき, A(1mol)が持つエネルギー ＞ B(1mol)が持つエネルギー
A＝B－QkJ のとき, A(1mol)が持つエネルギー ＜ B(1mol)が持つエネルギー
となり,このときのエネルギー図がイメージできるようにしてくださいね！
そして,最もよく出題されているのが
Ⅲの複数の熱化学方程式から「ある反応熱」を求めさせる問題で
解法は,主に
①「加減法」(熱化学方程式を数学の連立方程式と同様に考えて解く。)
②「代入法」(熱化学方程式を数学の連立方程式と同様に考えて解く。)
③「右辺(生成物)の生成熱の総和」－「左辺(反応物)の生成熱の総和」
の３つがあります。
「加減法」,「代入法」は,どのタイプでも使えると考えてよいでしょう。
しかし,③の公式が使える場合には,素早く簡単に解けるので,公式を使って解くことをおすすめします。
３つの解法はともに,まずは与えられた条件を熱化学方程式で表してから考えるので,確実に熱化学方程式が書けるように覚えてください。
Ⅴの「溶解熱」＋「中和熱」タイプは,一番苦手な人が多い問題で,よく出題される問題を例に解説します。
■問題例
塩化水素(気体)を水に溶かしたときの溶解熱をQ1とする。(この溶液を塩酸という。(HClaqと書く))
水酸化ナトリウム(固体)を水に溶かしたときの溶解熱をQ2とする。
さらに,塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を反応(中和反応)させたときの中和熱をQ3とする。
水酸化ナトリウム(固体)を塩酸に溶かしたときの反応熱 Q4はいくらか？
□解説と解答
ここでのポイントは,
水酸化ナトリウム(固体)を塩酸に溶かしたときの反応熱Q4は,
Q4＝「NaOH(固)の水に対する溶解熱Q2」＋「塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和熱Q3」
となることです！
∴ Q4＝Q2＋Q3 ……(答え)
※この問題では,溶解熱Q1は関係ない！
熱化学方程式を用いて解くと
NaOH(固)＋aq＝ NaOHaq ＋ Q2kJ ……①
HClaq ＋ NaOH aq ＝ H2O ＋ NaClaq ＋ Q3kJ ……②
から,
NaOH(固) ＋ HClaq ＝ H2O ＋ NaClaq ＋ Q4をつくることを考えます。
よって,①＋②より
NaOH(固) ＋ HClaq ＝ H2O ＋ NaClaq ＋ (Q2＋ Q3)kJ
∴ Q4＝Q2＋Q3 ……(答え)
となります。
完全攻略チャートは,全６枚でこれらを色や図をふんだんに用いてわかりやすく丁寧に解説しています。
また,過去問解説集では
過去問題(1994年～2012年 本・追試験)をチャートでまとめた解法タイプ毎に分けて解説しているので,解法が整理されて確実に頭に入ると思います。
これだけの膨大な量の過去問題を解説している参考書等は他にはないでしょう。
センター試験完全攻略チャート＆過去問解説集は「恋する化学」よりご購入できます。
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センター試験 有機化学の計算問題のチャート＆過去問解説集を販売開始しました。
有機化学の計算問題は,ほぼ毎年センター試験の最後に出題され,苦手とする人が多いところでもあります。
センター試験(1994年～2012年 本・追試験)を分析したところ、問題のタイプは下記大きく４つに(細かく11タイプ)に分類できました。
Ⅰ.燃焼反応から分子式・組成式を求めるタイプ
ⅰ.質量タイプ
ⅱ.質量百分率タイプ
ⅲ.物質量タイプ
Ⅱ.付加反応タイプ
ⅰ.付加したX2の反応量から分子式を求める問題
ⅱ.付加したX2の反応量から二重結合の数を求める問題
ⅲ.付加したX2の物質量や体積を求める問題
Ⅲ.化学反応式の量的関係タイプ
ⅰ.燃焼反応タイプ
ⅱ.アルコールと単体ナトリウムとの反応タイプ
ⅲ.エステル反応タイプ
ⅳ.エステルのけん化タイプ
Ⅳ.収率の計算タイプ
Ⅰのタイプは,分子式が不明の有機化合物CxHyOzの燃焼反応において,与えられた値から分子式や組成式を求める問題で,
問題の条件や与えられた値によって,下記３通りの解法があります。
ⅰ.質量タイプ･･･燃焼後の生成物であるCO2とH2Oの質量から組成式・分子式を求める問題。
ⅱ.質量百分率タイプ…炭素C,水素H,酸素Oの質量百分率(質量％)から組成式・分子式を求める問題。
ⅲ.物質量タイプ…燃焼後の生成物であるCO2とH2Oの物質量から組成式・分子式を求める問題。
ⅰは,有機化合物と生成物のCO2とH2Oの３つの質量が与えられている場合,
ⅱは,成分元素の質量の割合(質量パーセント)が与えられている場合,
ⅲは,生成物のCO2とH2Oの物質量がすぐにわかる場合,
にこの解法を用います。
センター試験では最も出題率が高くなっているので,どの場合にどの解法を用いるかを
過去問を通して,しっかり覚えてほしいと思います。
完全攻略チャートには,上記の解法を色や図を用いて詳しく解説しています。
また,過去問解説集(1994年～2012年 本・追試験)では,解法タイプ毎に分けて解説しているので、解法が整理されて確実に頭に入ります。
これだけ膨大な量の過去問題をこれだけまとめて解説しているのは他にはないと思います。
チャートと過去問解説集でセンター試験対策は万全です！
センター試験まで残り少ないですが,
体調に気をつけて,一日一日精一杯頑張ってください。
★★★下記は,チャートの一部です。チャートは全部で７枚あります。★★★
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.気体の性質と検出に関する問題
入試で出題される「気体の製法と性質に関する問題」の出題タイプは,
次のⅠ～Ⅸの９タイプがあります。
Ⅰ.水への溶解性,水溶液の液性に関する問題タイプ
Ⅱ.色に関する問題タイプ
Ⅲ.臭いに関する問題タイプ
Ⅳ.毒性に関する問題タイプ
Ⅴ.気体の製法に問題タイプ
Ⅵ.気体の性質と検出に関する問題タイプ
Ⅶ.捕集法に関する問題タイプ
Ⅷ.乾燥剤に関する問題タイプ
Ⅸ.発生装置に関する問題タイプ
今日は,「気体の性質と検出に関する問題」について解説します。
ポイントは,あるキーワードから気体がすぐに連想できるようになることでです。
センター試験,2次試験を分析して,頻出のキーワードをまとめたので,しっかり
覚えてくださいね！
■白煙が生じた ⇒ NH3 or HCl
・アンモニアに塩化水素を反応させると,塩化アンモニウムNH4Clの白煙が生じる。
NH3 + HCl → NH4Cl
★問題例
・濃塩酸をつけたガラス棒を近づけると白煙が生じた ⇒ NH3
・アンモニア水をつけたガラス棒を近づけると白煙が生じた ⇒ HCl
■水溶液が白濁 ⇒ H2S or SO2
・水溶液中で二酸化硫黄と硫化水素が反応すると,硫黄が遊離して白濁する。
SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S
■石灰水が白濁 ⇒ CO2
・水酸化カルシウム水溶液(石灰水)に二酸化炭素を吹き込むと,炭酸カルシウムが白色沈殿する。
さらに,二酸化炭素CO2を吹き込むと,沈殿が溶解する。
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 +H2O
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
■KIデンプン紙を青変 ⇒ Cl2,O3 (F2,NO2,O2)
・塩素とオゾンは酸化力があり, 水で湿らせたヨウ化カリウム(KI)デンプン紙のKIのI-からe- を奪い I2 にするため,I2とデンプンがヨウ素デンプン反応を示して,デンプン紙が青くなる。
2KI + Cl2 → 2KCl + I2
2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2
■黒色沈殿 ⇒ H2S
・硫酸銅(Ⅱ)水溶液に硫化水素を通じると,硫化銅(Ⅱ)の黒色沈殿を生じる。
Cu2+ + S2- → CuS
・酢酸鉛(Ⅱ)水溶液に硫化水素を通じると,硫化鉛(Ⅱ)の黒色沈殿を生じる。
Pb2+ + H2S→ PbS + 2H+
■青色リトマス紙が赤変後,脱色され白変 ⇒ Cl2
・塩素を青色リトマス紙に触れさせると,リトマス紙は赤変後(酸性の為),さらに,脱色されて白変する。
★理由は,塩素Cl2は水に少し溶け,一部が水と反応して次亜塩素酸HClOを生じる。次亜塩素酸が,強い酸化作用を示し,リトマス紙を漂白する。
■湿った酢酸鉛紙を黒変 ⇒ H2S
・酢酸鉛(Ⅱ)水溶液に硫化水素を通じると,硫化鉛(Ⅱ)の黒色沈殿を生じる。
Pb2+ + H2S→ PbS + 2H+
■赤色リトマス紙を青変 ⇒ NH3
・塩基性の気体であるアンモニアNH3は,水で湿らせた赤色リトマス紙を青変させる。
■漂白作用 ⇒ Cl2,O3(酸化作用のため)SO2(還元作用のため)
・漂白に関しては塩素,オゾン,二酸化硫黄の３つ。
塩素の方は酸化剤,二酸化硫黄の方は還元剤としての性質のため漂白作用が起こる！
■酸化作用 ⇒ Cl2,O3,F2,NO2,O2
■還元作用 ⇒ NO,SO2,H2S,H2(高温),CO(高温)
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水への溶解性,水溶液の液性に関する問題
あけましておめでとうございます。
本年も宜しくお願い致します。
今日は,「気体の製法と性質」の「Ⅰ.水への溶解性,水溶液の液性」について。
■水に溶けない気体
水に溶けない気体は,中性の気体といえ,NO(一酸化窒素),CO(一酸化炭素),H2(水素),O2(酸素),N2(窒素),炭化水素(CH4,C2H4等),希ガスとなります。
覚え方は
「農工水産地短期」と覚えてはいかがでしょうか？
農(NOののう),工(COのこう,)水(水素のすい),産(酸素のさん),地(窒素のち),短(炭化水素のたん),期(希ガスのき)
という意味です。
■水に溶け,塩基性を示す気体
水に溶け,塩基性を示す気体は,NH3のみとなります。
※水に溶けたNH3は,水溶液中で電離してOH－を生じるために塩基性を示します。
■水に溶け,酸性を示す気体
水に溶け,酸性を示す気体は,下記となり,「農工水産地短期」とNH3以外と覚えます。
NO2(二酸化窒素),CO2(二酸化炭素),H2S(硫化水素),SO2(二酸化硫黄),Cl2(塩素),HCl(塩化水素),HF(フッ化水素)
があります。
■水に非常に溶けやすい気体
NH3とHClは,非常に水に溶けやすく塩化水素HClは,水に溶けて塩酸になります。
水への溶解性,水溶液の液性は,捕集法,乾燥剤とも関連し,絶対に覚えなければいけません。
中性の気体は水上置換,酸性の気体は下方置換,塩基性のアンモニアは上方置換になります。
詳しくは,後ほど解説しますね。
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気体の色,臭い,毒性について
今日は,気体の色,臭い,毒性について解説します。
■気体の色
気体の色はほとんどが無色であり,有色である下記４つのみを覚えればOKです。
NO2(赤褐色),F2(淡黄色),Cl2(黄緑色),O3(淡青色)
※NOは無色ですが,空気中で直ちにNO2(赤褐色)になります。
■気体の臭い
気体の臭いの覚え方は,基本的に酸性と塩基性の気体は,臭いがあり,
中性の気体は,臭いがないと覚えます。
酸性・塩基性・中性の気体については前回解説しましたね。
この覚え方は毒性も同じです。
そして例外として,
中性のO3は,臭いがあり,酸性のCO2,HFは,臭いがないと覚えます。
□臭いがある気体
酸性：NO2,H2S,SO2,Cl2,HCl
塩基性：NH3
中性：O3
CO2に臭いがないのは常識ですね！
具体的な臭いは,下記となります。
刺激臭：NO2,SO2,Cl2,HCl,NH3
腐卵臭：H2S
特異臭：O3
温泉地などでにおう腐卵臭が硫化水素か二酸化硫黄かどっちか
わからなくなってしまう人が多くいます。
そこで覚え方を考えました！
刺激臭の頭文字のし→ Si → SO2(二酸化硫黄)
腐卵臭の頭文字のふ→ Hu → H2S(硫化水素)
と覚えてはいかがでしょうか？
腐卵臭は硫化水素しかないので,問題文に腐卵臭とあれば,硫化水素と特定できます！特異臭もオゾンと考えてまず間違いないでしょう。
■気体の毒性
毒性のある気体の覚え方は,臭いの覚え方と同様に
酸性と塩基性の気体は,毒性があり,中性の気体は,毒性がないと覚えます。
そして例外として,中性のO3,COには毒性があり,酸性のCO2は,毒性がないと覚えます。
CO2に毒性がないのも常識ですね。
有毒だったら人類は生存していませんよね。
□毒性がある気体
酸性：NO2,H2S,SO2,Cl2,HCl,HF
塩基性：NH3,
中性：O3,CO
一酸化炭素COが有毒なのは,常識として知っていると思うのですが,その理由も試験で問われることがあるので覚えてください。
理由･･･
COはO2と比べて200倍以上強く血液中のヘモグロビンと結合するため,一旦,COと結合したヘモグロビンはO2と結合できず,血液中のO2の運搬を妨げるため。
このことからCOはきわめて有毒な気体なのです。
いかがでしょうか？
色と臭いと毒性は,センター試験でも超頻出なので,絶対に覚えてくださいね。
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気体の捕集法
今日は,気体の捕集法について解説します。
実験的製法で発生した気体を集める方法は,次のように,水上置換,上方置換,下方置換の３種類があります。
①水上置換……
純度の高い気体(空気の混入を極力避けることができるため)を捕集でき,水による洗浄もできる)ために,水に溶けにくい(中性の気体)は,水上置換で集めます。
※水上置換は,水蒸気が混入してしまうというデメリットがあります。
②上方置換……
水に溶ける酸性・塩基性の気体は,水上置換では捕集できないので,空気より軽い気体(気体の分子量＜空気の平均分子量(約29))は,上方置換で集めます。
アンモニアの分子量は17なので,アンモニアのみ上方置換となります！
※上方置換は,空気が混入してしまうというデメリットがあります。
③下方置換……
空気より重い気体(気体の分子量＞空気の平均分子量(約29))は,下方置換で集めます。
結果的に,酸性の気体は,すべて下方置換となります。
※下方置換も,空気が混入してしまうというデメリットがあります。
※同温・同圧の気体の密度は,分子量に比例するので,空気の平均分子量約29より,分子量が小さい気体は空気より軽く,大きい気体は空気より重いことになります！
ちなみに空気の平均分子量は,
空気の組成は,約 N2：O2＝4：1なので
28×(4/5)＋32×(1/5)＝28.8≒29
となり,風がふ(2)く(9)と覚えます！
まとめると
水上置換 …… NO,CO,H2,H2,N2 ←中性の気体
上方置換 …… NH3 ←塩基性の気体
下方置換 …… NO2,CO2,H2S,SO2,Cl2,HCl ←酸性の気体
偶然にも,塩基性気体であるアンモニアは上方置換,
酸性気体はすべて下方置換となるので,
気体の性質を覚えていれば,難なく覚えられますね！
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気体の乾燥剤
今日は,乾燥剤について。
発生した気体には,水を含んでいることがあり,この水だけを取り除くために乾燥剤を用います。
乾燥剤には,中性・酸性・塩基性の３種類があり,気体と反応しないものを選ぶ必要があります。
■乾燥剤の種類
中性の乾燥剤： 塩化カルシウムCaCl2(水との反応：CaCl2 + H2O → CaCl2・H2O)
酸性の乾燥剤： 濃硫酸H2SO4(水との反応：(濃)H2SO4 + H2O → (希)H2SO4),
十酸化四リンP4O10 (水との反応：P4O10 + H2O → 4H3PO4)
塩基性の乾燥剤： ソーダ石灰(CaO+NaOH)(水との反応：CaO + H2O → Ca(OH)2, NaOHには,潮解性があり水分を吸収する。)
酸化カルシウムCaO(水との反応：CaO + H2O → Ca(OH)2)
■使用法
「酸性の気体と塩基性の乾燥剤」,「塩基性の気体と酸性の乾燥剤」の組み合わせは中和反応をしてしまうので不可。
中性の気体は,中性・酸性・塩基性の乾燥剤すべて可となります。
例外として,塩化カルシウムCaCl2とNH3は,反応してしまう(CaCl2 + 8NH3 → CaCl2・8NH3)ので不可。
濃硫酸H2SO4とH2Sは,H2Sが酸化されてSに変化してしまう(3H2S + H2SO4 → 4S + 4H2O)ので不可となります。
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気体発生の実験操作と発生装置について
今日は,気体発生の実験操作と発生装置について
発生装置で試験で狙われるポイントは,加熱するかどうか。
加熱するかどうかを見分けるポイントは,次の５点になります。
① 固体＋固体の場合……特に,固体どうしの反応は,反応しにくいために加熱する必要があります。
② 濃硫酸を用いる場合……濃硫酸を加熱することで,酸化力を強めたり,脱水反応や不揮発性の酸
として利用します。※希硫酸の場合は加熱しないので注意！
③ その他……亜硝酸アンモニウムの熱分解やMnO2を酸化剤として用いる場合には加熱を必要とします。
④「弱酸の塩」+「強酸」→「強酸の塩」+「弱酸」のパターンは反応が激しいので加熱はしません。
⑤ HNO3は熱や光で分解するので加熱は不可。
実験器具・装置の操作方法で試験に狙われるポイントは下記になります。
■固体のみを試験管で加熱する場合の注意点
固体どうしや固体のみを試験管で加熱する場合は,試験管の底を少し上げる。
理由は,発生した水蒸気が試験管の口付近で冷却され,水滴となる。これが試験管の底の加熱している部分に流れ落ちると急激な温度変化によって試験管が割れてしまうのを防ぐため。
■二又試験管の使用法とポイント
くびれ(突起)のついた方に固体を,もう一方に液体を入れる。気体を発生させたいときは,管を倒し,液体を固体の方へ入れる。発生を止めるときは元へ戻せばよい。固体のほうは,くびれに引っかかり残るので,固体と液体を離すことができ反応を止めることができる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
■キップの装置の使用法とポイント
(※装置図は後日掲載予定です。)
キップの装置は,固体は塊・粒状(粉末は下部に入ってしまうのでダメ)を用いて,液体は上から入れる。すると,液体は下部の容器に入り,液面がどんどん上昇し,固体と接触し反応が始まる。
反応を止めたいときは,コックを閉じる。すると,発生した気体の行き場がなくなり,中の容器の圧力が高まり液体の液面を押し下げ,液体が逆流して戻っていく。液面が下がると固体と液体が離れるので,反応が止まる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
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