今日は入試では超頻出分野である金属イオンの反応と沈殿について解説します。
※イオンの電荷が下付きになっていますがご了承ください。
塩化物イオンCl-(塩酸等を加える)を加えて沈殿するのは、
鉛イオンPb2+と銀イオンAg+の２つだけで、
塩化鉛PbCl2、塩化銀AgClの沈殿の色は２つとも白色となります。
※水銀イオンも沈殿するが入試ではまずでません。
他の金属イオンは、塩化物イオンを加えても、くっつきにくいので水溶液の中ではバラバラに分かれて溶けた状態にあります。
ともに白色である塩化鉛と塩化銀を区別する方法は３つあり
①光で分解するものが塩化銀。
②熱湯を加えると、再び溶け出すものが塩化鉛。
③過剰のアンモニア水を加えると錯イオンとなって再び溶け出すものが塩化銀になります。
硫酸イオンSO42-(硫酸とか硫酸ナトリウム水溶液等を加える)を加えて沈殿するものは、鉛イオンPb2+、バリウムイオンBa2+、カルシウムイオンCa2+の３つのイオンだけです。
硫酸鉛PbSO4、硫酸バリウムBaSO4、硫酸カルシウムCaSO4の沈殿の色は塩化物と同じ白色です。
他の金属イオンは沈殿はしません。
炭酸イオンCO32-を加えて沈殿するものは、硫酸イオンと同じになります。
入試では、バリウムイオンBa2+、カルシウムイオンCa2+の２つしか出ません。
沈殿の色は塩化物塩、硫酸塩と同様白色です。
他の炭酸塩は不安定なので入試ではでないのです。
炭酸塩は「塩酸を加えると二酸化炭素が発生する(弱酸の遊離反応)」ということもよく入試にでるので覚えましょう。
クロム酸イオンCrO42－を加えて沈殿するのは、これもまた硫酸イオンで沈殿するものと似ていて
鉛イオンPb2+、バリウムイオンBa2+、銀イオンAg+の３つになります。
硫酸イオンと異なるのは、カルシウムイオンではなくて、銀イオンが沈殿するということです！
クロム酸イオンCrO42－は、硫酸イオンのSをCrに置き換えただけなので硫酸イオンと似ているのです。クロム酸イオンの化学式が書けなくなる人がいますがこのように、硫酸イオンのSをCrで置き換えたものと覚えておくといいでしょう！
ただ、ここで注意してほしいのは、沈殿の色です。
PbCrO4が黄色、BaCrO4が黄色、Ag2CrO4が赤褐色になります。
水酸化物イオンOH-を加えて沈殿するのは、イオン化傾向がマグネシウム以下のものになります。
沈殿の色は、水酸化鉄(Ⅱ)Fe(OH)2が緑白色、水酸化鉄(Ⅲ)Fe(OH)3が赤褐色、水酸化銅Cu(OH)2が青白色、水酸化銀Ag2Oが褐色で、それ以外は白色と覚えましょう。
次に、
水酸化物イオンを加えて、一旦沈殿したものが、再溶解するものがあります。(以下①、②の２つの場合があります)
これは最も入試で問われる箇所なので、絶対に覚えましょう！
①過剰のアンモニア水NH3aqを加えて再溶解するのは
水酸化亜鉛Zn(OH)2、水酸化銅Cu(OH)2、水酸化銀Ag2Oの３つだけで錯イオンとなって再び溶解します。
そのうち銅の錯イオンだけが濃青色（深青色)をもっています。
他の錯イオンは色はありません。
②過剰の水酸化ナトリウムNaOHaqで再溶解するものは
水酸化亜鉛Zn(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3、水酸化スズSn(OH)2、水酸化鉛Pb(OH)2の４つで、両性元素の４つが再溶解すると覚えましょう！
この４つは、いずれもOH-の数が４つになった錯イオンをつくり無色の溶液となって溶けていきます。
硫化物イオンS2-(硫化水素の気体を吹き込む)で沈殿するものは、溶液をどう調整して吹き込むかによります。
あらかじめ、溶液を中性または塩基性に調整しておいてから、硫化水素を吹き込んだ場合は、イオン化傾向が亜鉛からニッケルまでが黒色沈殿します。
しかし、入試ででるのは、硫化亜鉛ZnS(これも非常によくでます！)と硫化鉄FeSで,
沈殿の色は硫化亜鉛ZnSが白色、硫化鉄FeSが黒色になります。
そして、イオン化傾向がスズ以下のものは、
酸性、中性、塩基性のどの液性で硫化水素を通しても常に硫化物の黒色沈殿をします。
硫化物イオンの沈殿物は、ほぼすべて黒色沈殿(一部褐色もありますが、入試ではまずでません)で、硫化亜鉛のみ白色沈殿と覚えましょう。
以上、覚えることがいっぱいあり、大変だとは思いますが、覚える際には問題を解きながら１つ１つ確認していくと頭に入りやすいです。
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金属イオンの反応と沈殿
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