今日は、センター試験対策⑬ 硫酸に関する問題についてです。
■□■性質■□■
濃硫酸
☆濃硫酸は脱水作用が強い。
・スクロース(ショ糖)に濃硫酸を加えると脱水作用により,炭素が残り黒く
変色する。
★出題年
・2006年 本・2013年 本
・ギ酸に濃硫酸(脱水作用)を加えると,一酸化炭素(CO)が生成する。
★出題年
・2004年 追
・エタノールと濃硫酸との混合物を130～140℃で加熱すると,脱水反応が起こり,ジエチルエーテルが生成する。
★出題年
・1997年 本・2002年 追・2005年 追・2009年 追・2011年 本
・エタノールと濃硫酸との混合物を160℃～170℃に加熱すると,脱水反応が起こり,エチレンが生成する。
★出題年
・1999年 本・2001年 追・2003年 本
・カルボン酸とアルコールを反応させると,分子間で水分子がとれてエステルが生成する。
・エタノールに少量の濃硫酸の存在下で,酢酸と反応させると,酢酸エチルが
生成する。
★出題年
・1999年 追・2003年 追・2004年 本・2005年 本・2007年 追・2009年 追
・サリチル酸にメタノールと少量の濃硫酸を加えて加熱すると,サリチル酸メチルが生成する。
★出題年
・1997年 本・1998年 追・2000年 本・2003年 本・2008年 追
・ベンゼンに濃硫酸を加えて加熱すると,置換反応(スルホン化)が起こり,ベンゼンスルホン酸が生成する。
★出題年
・1998年 本・2002年 追・2005年 追・2006年 追・2007年 追・2008年 本・2012年 本
・鉄,ニッケル,アルミニウムを濃硝酸や熱濃硫酸に入れると,表面に緻密な酸化物の被膜が生じ,それ以上は酸化されなくなる。この状態を不動態という。
※希硫酸,希硝酸には溶けることに注意！
★出題年
・2003年 本・2011年 本
■□■製法■□■
接触法(硫酸の工業的製法)
①硫黄を燃焼させて,二酸化硫黄にする。
S + O2 → SO2
②二酸化硫黄を酸化バナジウム(Ⅴ)触媒を用い,高温・高圧で酸素と反応させ,三酸化硫黄にする。2SO2 + O2 → 2SO3
③三酸化硫黄に濃硫酸に吸収させて発煙硫酸とし,発煙硫酸に希硫酸を加えて,濃硫酸とする。
SO3 + H2O→ H2SO4
・二酸化硫黄を酸化し,生じた三酸化硫黄に水を作用させると硫酸が生成する。
★出題年
・2002年 追・2004年 本・2008年 本
希硫酸
☆硫酸イオンは,Ba2＋,Ca2＋,Pb2＋と白色沈殿を形成する。
★出題年
・1997年 本・1998年 本・2004年 本・2005年 本・2008年 本
・Pb,PbO2,PbSO4は希硫酸とは反応しない。(溶けない)※しかし,鉛蓄電池では,PbO2とPbを導線でつないでいるので,希硫酸に溶ける。
★出題年
・2003年 追・2012年 本
☆希硫酸は,電離度が大きく,強酸性を示す。(酸化力はない)
・鉄や亜鉛に希硫酸を加えると,水素(H2)が生成する。
「水素よりイオン化傾向の大きい金属」＋「希酸」
Zn +(希)H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
・硫化鉄(Ⅱ)に希硫酸を加えると,硫化水素(H2S)が生成する。
「弱酸の塩」＋「強酸」→「強酸の塩」＋「弱酸」
FeS(Ⅱ)+ (希)H2SO4 → FeSO4 + H2S↑
・亜硫酸ナトリウムに希硫酸を加えると,二酸化硫黄(SO2)が生成する。
「弱酸の塩」＋「強酸」→「強酸の塩」＋「弱酸」
Na2SO3 + (希)H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
★出題年
・1999年 本・2002年 追・2003年 本・2003年 追・2004年 追・2007年 追・2009年 追・2010年 本
・2011年 本
濃硫酸
☆濃硫酸は,吸湿性が強く,酸性の乾燥剤として用いられる。
※塩素の発生と精製実験でもよく出題される！
★出題年
・2000年 本・2001年 本・2004年 本・2008年 追・2010年 本
・濃硫酸,濃硝酸,濃塩酸は,いずれもガラスをおかさない。
★出題年
・2000年 本
☆濃硫酸は,不揮発性の酸で,濃硝酸,濃塩酸は揮発性の酸である。
・塩化ナトリウムに濃硫酸を加えると,塩化水素(HCl)が生成する。
「揮発性酸の塩」＋「不揮発性酸」→「不揮発性酸の塩」＋「揮発性酸」
NaCl + (濃)H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑
★出題年
・2000年 本・2004年 追・2009年 追
☆熱濃硫酸は,酸化力が強い。
・濃硫酸,濃硝酸には還元作用はない。
・銀や銅に熱濃硫酸を加えると,二酸化硫黄(SO2)が生成する。
「水素よりイオン化傾向の小さい金属」＋「酸化力をもつ酸」
Cu + (濃)2H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2↑
2Ag + (濃)2H2SO4 → Ag2SO4 + 2H2O + SO2↑
★出題年
・2000年 本・2002年 追・2003年 本・2006年 追・2011年 本
☆濃硫酸の溶解熱は大きい。
・濃硫酸の溶解熱は非常に大きく,濃硫酸に少量の水を加えると,溶解熱によって水が急激に沸騰し,周囲に濃硫酸が飛び散りとても危険である。そのため,多量の水に少しずつよくかき混ぜながら濃硫酸を加えて,希硫酸を調製する。
★出題年
・2007年 追・2009年 本・2013年 本
☆濃硫酸は,粘度・密度が大きい。
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下記は,「センター試験徹底分析チャート」の一部です。
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