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高校化学 西湘高等学校 3年（文理系） 化学U 実況中継 by 池田博明 ▼第VII章 無機化合物 元素の周期律 （１）アルカリ金属 1) 銀白色 2) 水と反応し、水酸化物ができる 水素発生 アルカリ性 3) １価の陽イオンになる 価電子１ 4) 炎色反応 Li 赤 Na 黄 K 赤紫 Rb 深赤 Cs 青紫 5) アルコールとの反応 R-OH 炭化水素基とヒドロキシル基 疎水性基と親水性基 ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド 6) NaOHの特徴と性質 潮解性 強塩基＝電離度がほぼ１ NaOH ＋ aq → Na＋ ＋ OH− 溶解熱が発生→ 発熱反応 NaOH（固） ＋ aq ＝ NaOHaq ＋ 44.5 ｋJ
練習：20℃，100ｍＬの水に10ｇのＮａＯＨを溶解した。水温は何℃上昇するか。 ただし、水の比熱を4.2Ｊ/ｇ・Ｋとし、水の密度を1ｇ/１ｍＬとする。 解法：単位に注目 【ｍＬ】 × 【密度】 → 【ｇ】 100ｍＬ × 1ｇ/ｍＬ ＝ 100ｇ 【ｇ】 × 【モル/ｇ】 → 【モル】 10ｇ ÷ 40ｇ/モル ＝ 0.25モル 発生する反応熱は 44.5 ｋＪ → 【0.25モル】 → 11.1 ｋＪ 上昇温度 ＝ 【発生熱量】／（【比熱】・【水量】） ＝ 11.1 × 103 Ｊ／ 4.2 Ｊ × ｇ・Ｋ ÷ 100ｇ ＝ 26 ℃
7) Na2CO3 風解性 十水和物が結晶水を放出し、一水和物に変化 塩の加水解離 強酸と強塩基でできた塩 → 中性 硫酸ナトリウム 強酸と弱塩基でできた塩 → 酸性 硫酸アンモニウム 弱酸と強塩基でできた塩 → 塩基性 炭酸ナトリウム 弱酸と弱塩基でできた塩 → ？ 判断がまぎらわしい物質 硫酸水素ナトリウム NaHSO4 ＋ H2O → NaOH ＋ H2SO4 ↓ ↓ Na＋ ＋ OH− ２H＋ ＋ SO42− 酸性を示す （２）アルカリ土類金属 1) 炎色反応 Be なし Mｇ なし Ca 橙赤 Sr 赤 Ba 緑 Ra （放射線） 2) ２価の陽イオンになり、水と反応すると水酸化物を生ずる 3) Caの反応 CaCO3 → CaO 【生石灰，乾燥剤】 → 水と反応して Ca（OH）2 【消石灰】 飽和水溶液を上澄みを取って 石灰水で二酸化炭素の検出 過剰な二酸化炭素で沈殿が溶解 （３） Al と Zn 両性元素 （酸にも塩基にも溶ける） 錯イオンの構造と名称
（１）立体周期表作り 目的 周期表を立体化して理解する 用具 立体周期表型紙、ハサミ、のり 手順 型紙は｢仮説実験授業研究会｣より。 筆立てと箱になる （２）潮解性と電離度 目的 潮解性の観察 薬品 ＮａＯＨまたはＫＯＨ 手順 時計皿にＮａＯＨの粒を5粒放置する （次の実験のために時計皿の重さを測定し、 NaOHの質量を測定しておく） 10分後に重量を測定する。 結果 空気中の水分を吸収し、溶ける（潮解性）。 周辺部に白色の固体を生じた場合、これは空気中の二酸化炭素と反応して出来た炭酸塩である 考察 できたＮａＯＨは強アルカリなので毛糸（たんぱく質）を溶かす。 大気中の水分との平衡である。 （Ｎａ2ＣＯ3・10Ｈ2Ｏは一日くらい放置すると結晶水を失って白色の粉末になる＝風解性） 目的 電離度とｐHを測定する 手順 前記のNaOHにさらに水を加えて、0.01モルのNaOH水溶液を作る ｐHを予想する ｐH計で測定する ｐHから[OH-]の濃度を算出し、電離度を算出する。 結果 ｗ＝5.0ｇならば、10分後に0.02ｇ水を吸収していた。 0.01モル/Ｌを作るのに必要な溶液量を計算する。 1.2リットルになってしまうが、メスシリンダーやバケツも使ってなんとか作る。 この0.01モル溶液のｐＨは12.0となった。 従って電離度は1.0であった。 （３）炭酸との塩 目的 炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムのモル数を比べる 薬品 6モル/Lの塩酸、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム 手順 ビーカーに塩酸を加えて重さを測定する（二個）
片方には炭酸ナトリウムを加える もう片方には同じ量の炭酸水素ナトリウムを加える ２種類の物質のモル数を比べる 重さの変化を測定し、発生した二酸化炭素量を比べる 結果 炭酸水素ナトリウムの二酸化炭素発生量が多い。 考察 分子量が小さいため、モル数が多い。 目的 電離度を比べる 薬品 炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム 手順 同じモル溶液を作る ｐHを測定する 水温を測定する 電離度を算出する。 結果 0.01モル水溶液のｐHをｐH計で調査した。 その結果、炭酸ナトリウムは10.9、炭酸水素ナトリウムは8.8であった。 電離度αが1.0ならば、ｐHは12.0になるはず。しかし、炭酸ナトリウムはｐHが約11.0。 したがって、α＝0.1。炭酸水素ナトリウムは0.001 （４）石灰石の化学 目的 石灰石の反応を理解する 薬品 石灰水（水酸化カルシウム飽和溶液）、石灰石、塩酸 用具 誘導管付き試験管 手順 石灰水を試験管に5cmとり、呼気を吹きこむ。 白濁ができたら、二酸化炭素をさらに通す。 透明になったら、加熱する。 （二酸化炭素は石灰石に6モル/Lの塩酸を加えて発生させる） 結果 白濁ができ、消え（呼気ではなかなか消えない）、また出きる。 考察 沈殿の生成 Ca（OH）2 ＋ CO2 → CaCO3 ＋ H2O 沈殿の溶解 CaCO3 ＋ H2O ＋ CO2 → Ca（HCO3）2 （加熱すると逆反応） （５）13族の元素：亜鉛 目的 亜鉛と亜鉛イオンの反応 手順 亜鉛粉末を6モル/Ｌの塩酸と6モル/ＬのＮａＯＨに溶かす 亜鉛を含む水溶液に少量のNaOH液を加える 白色沈殿を確認したら過剰のNaOHを加える。沈殿は溶解する 同様に過剰のNH3水を加えると沈殿は溶解する 考察 白色の沈殿はZn（OH）2 過剰のアルカリで錯イオンが形成される。 亜鉛水酸化イオンか、亜鉛アンモニアイオン （テトラ水酸亜鉛イオン、テトラアンミン亜鉛イオン） （６）アルミニウムの反応 目的 アルミニウムイオンの反応 手順 アルミニウムを含む水溶液に少量のNaOHを加える ゲル状の白色沈殿ができる。過剰のNaOHを加えると沈殿は溶解する。 考察 水酸化アルミニウムの沈殿は錯イオン（アルミニウム水酸化イオン）となって溶ける。 （テトラ水酸アルミニウムイオン） テルミット反応 手順 アルミニウム粉末3ｇと酸化鉄8ｇを混合する 上記粉末をるつぼに入れる（または重ねたろ紙を入れた漏斗）。 点火火薬として塩素酸カリとマグネシウム粉末を微量混合し、中央に置く。 導火線としてＭｇリボンを中央に刺す。 倒れないようにるつぼをスタンド等でおさえる 点火する 結果 発火燃焼し、鉄ができる（るつぼは割れる） 酸化還元反応 ２Ａｌ＋Ｆｅ2Ｏ3 → Ａｌ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ （８-2）銀鏡反応 目的 還元剤で時計皿に銀鏡を作る 薬品 硝酸銀水溶液、ホルムアルデヒド 手順 アンモニア性硝酸銀溶液を作る アンモニア水に硝酸銀液を滴下する。白い沈殿ができる。 さらに少しずつ滴下すると沈殿が消える位置がある。そこで止める。 試験管にこの硝酸銀水溶液を入れ、一滴ホルムアルデヒドを滴下する 湯煎する。 結果 銀が析出し、試験管の管壁に鏡ができる。 |