Download
1 / 27
280 likes | 593 Views
化学の疑問・質問. 溶解、酸化・還元、酸・塩基 埼玉大学 教育学部 理科教育講座 芦田 実. 化学に関する質問を分類. ○ 溶解現象と溶解度 ○ 酸化・還元と反応式 ○ 酸と塩基 高校生や大学生が分かりにくいこと、誤解していることを解説 ⇒. 溶解現象と溶解度. 溶けるとは？. エタノールに対する無機化合物の溶解度. 25℃ AgBr 1.6×10 -6 % AgCl 1.4×10 -5 % AgNO 3 2.1 % Ba(NO 3 ) 2 0.002 % Ca(NO 3 ) 2 35 %
E N D
化学の疑問・質問 溶解、酸化・還元、酸・塩基 埼玉大学 教育学部 理科教育講座 芦田 実
化学に関する質問を分類 ○溶解現象と溶解度 ○酸化・還元と反応式 ○酸と塩基 高校生や大学生が分かりにくいこと、誤解していることを解説 ⇒
溶解現象と溶解度 溶けるとは？
エタノールに対する無機化合物の溶解度 25℃ AgBr 1.6×10-6 %AgCl 1.4×10-5 % AgNO3 2.1 %Ba(NO3)2 0.002 %Ca(NO3)2 35 % CaCl2 22 %FeCl3 67 %KBr 2.1 % KCl 0.03 %KI 1.9 %NaBr 2.3 %NaCl 0.15 % 28℃ KOH 28 %NaOH 15 %⇒
水に対する有機化合物の溶解度 25℃ L-ｱｽｺﾙﾋﾞﾝ酸 20 % 安息香酸 0.34 % ｶﾌｪｲﾝ 2.1 % ｸｴﾝ酸一水和物 62 %D-ｸﾞﾙｺｰｽ一水和物 51 % ｸﾞﾘｼﾝ 20 % ｺﾊｸ酸 7.5 % ｼｭｳ酸二水和物 10 % ｼｮ糖 67 % 尿素 55 % ﾌﾀﾙ酸 0.72 % ﾏﾛﾝ酸 62 % ﾅﾌﾀﾚﾝ 0.0031 % ﾋﾄﾞﾛｷﾉﾝ 7.0 % ﾏﾚｲﾝ酸 44 % 20℃ ｽﾃｱﾘﾝ酸 0.00029 % ﾊﾟﾙﾐﾁﾝ酸 0.00072 %⇒
質問20油をエタノールと水の混合溶媒に溶かすには？質問20油をエタノールと水の混合溶媒に溶かすには？ 回答 エタノールの量が少ないと、油の微粒子が水 中に分散して白く濁る 放置すれば、水と油が２層に分離する エタノールを増やすか、界面活性剤等を添加 すれば油が溶ける ⇒
酸化・還元と反応式 反応する？ しない？
質問141（続）銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で 食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？質問141（続）銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で 食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？ 回答（続） （塩基性の場合） 標準電極電位（正値の反応ほど右に進む） (1) Al3+ + 3e- → Al -1.68V (2) Ag2S + 2e- → 2Ag + S2- -0.69V (3) S + 2e- → S2- -0.45V (4) S + 2H+ + 2e- → H2S(g) +0.17V (5) Ag+ + e- → Ag +0.80V 温泉につけると硫化銀が生じ黒ずむ。塩基性温泉な ら式(2)が左に、式(3)が右に進む。式(5)は反応しない 2Ag + S2- + S → Ag2S + S2- ∴ 2Ag + S → Ag2S⇒
質問32 イオウと鉄を混ぜて加熱すると、磁石で分離 し難くなるのはなぜ？質問32 イオウと鉄を混ぜて加熱すると、磁石で分離 し難くなるのはなぜ？ 回答 イオウと鉄から硫化鉄ができる（新しい１つの化合物） 硫化鉄は、組成により反強磁性～フェリ磁性と変化 固体反応は遅いので、粒子内部に反応物が残存？ 接触部分で反応するので，硫化鉄が粒子同士を接着する ⇒
質問170（続）水溶液と金属の反応？ ③ AgNO3aq + Cu ④ Pb(CH3COO)2aq + Zn 回答（続） ③ Cu2+ + 2e- → Cu+0.34V Ag+ + e- → Ag+0.80V ∴ 2Ag+ + Cu → 2Ag + Cu2+ ④ Zn2+ + 2e- → Zn-0.76V Pb2+ + 2e- → Pb-0.13V ∴ Pb2+ + Zn → Pb + Zn2+⇒
質問73酸化された物質、還元された物質と電子の授受 の関係？ Cu + Cl2 → CuCl2 回答 電気陰性度が異なるのでイオン結合 Cu2+(Cl-)2 Cu → Cu2+ + 2e-Cl2 + 2e- → 2Cl- 銅が塩素により銅イオンに酸化された 塩素が銅により塩素イオンに還元された 相手に電子を与えた(還元した)＝自分は酸化された 電子を奪った(酸化した)＝還元された ⇒
質問73（続）酸化された物質、還元された物質と電子の授受 の関係？ Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe 回答（続） 電気陰性度が異なるので酸化物がイオン結合 (Fe3+)2(O2-)3(Al3+)2(O2-)3 Fe3+ + 3e- → FeO2- → O2-Al → Al3+ + 3e- Fe3+が Al により Fe に還元された Al が Fe3+により Al3+に酸化された O2-は酸化も還元もされていない ⇒
酸と塩基 ｐＨとは？
質問225（続）ｐＨ曲線と[H+]、[OH-] （仮想的計算）HCl-NaOH系 初濃度C＝1mol/LKw＝1×10-2mol2/L2と仮定
質問195pH9の水溶液10mLとpH10の水溶液20mLを混合 したらpHは？ 電離度は１とする質問195pH9の水溶液10mLとpH10の水溶液20mLを混合 したらpHは？ 電離度は１とする 回答 水素イオン濃度[H+]とpHの関係は pH = -log10[H+] ⇔ [H+] = 10-pH 水の電離平衡とイオン積 H2O ⇔ H+ + OH- Kw = [H+][OH-] = 1×10-14（25℃） 塩基性でpHを決めるのは[OH-] 混合前の[OH-]から混合後（体積変化）の[OH-]を求め、 それからpHを求める 最後の答え pH＝9.84⇒
質問130一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？質問130一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？ 回答 （希釈） 一塩基酸HAの電離平衡 HA ⇔ H+ + A-より、 電離定数は Ka = [H+][A-]／[HA] 水の電離平衡 H2O ⇔ H+ + OH-より、水の イオン積 Kw = [H+][OH-] = 1×10-14(25℃) 物質収支の均衡より、希釈後のHAの初濃度 C = [HA] + [A-] 電気的中性より [H+] = [OH-] + [A-]⇒
質問130（続）一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？質問130（続）一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？ 回答（続） （希釈） 以上の式より Ka = [H+][A-]／[HA] = [H+]([H+]2-Kw)／(C[H+]-[H+]2+Kw) ∴ [H+]3 + Ka[H+]2 - (CKa+Kw)[H+] - KaKw = 0 上式は弱酸でも強酸でも成り立つ [H+]を試行錯誤に求めるか、3次式のCardanの解法 を使う 希釈倍率が大きくなるほど純水のpHに近づく CO2の影響で、実際の純水はpH=6前後である ⇒
質問130（続）一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？質問130（続）一塩基酸を極端に薄めた場合、pHはどうなるの？ 硫酸よりチオ硫酸の方が酸性が低いのはなぜ？ 回答（続） （チオ硫酸） チオ硫酸の方が酸素の数が少ない S-S結合に電子の偏りを生じない S-O結合では酸素がマイナス気味になり、酸素の 数が多いほど酸素が協力してS-O-HのO-H結合 の電子を引っ張り、水素イオンが生じやすくなる ⇒
質問135中和実験に使用するBTBとNaOHの代用品は？質問135中和実験に使用するBTBとNaOHの代用品は？ 回答 BTBの代用 ムラサキツユクサ、赤ジソ、ムラサキ キャベツ等の汁 NaOHの代用 せっけん水、木灰汁、NaHCO3（ふくら し粉）、虫さされ薬（NH3）、石灰（発熱注意）、洗剤等 酸性の薬品 食酢、レモン、梅干し、炭酸水、トイレ 用洗剤等 ⇒
質問159BTB指示薬の代用品は？ 回答 BTB水溶液（青色） 0.04%BTB＋0.006%NaOH pH指示薬 メチルオレンジ（pH=3.1～4.4）、メチルレッド（pH= 4.2～6.3）、ニュートラルレッド（pH=6.8～8.0）、クレゾールレッド （pH=7.2～8.8）、フェノールフタレイン（pH=8.3～10.0）、リトマス 日用品 ムラサキキャベツ、アカジソ、ムラサキツユクサ、 ムラサキゴテン、ターメリック（ウコン）等の汁、 ぶどうジュース、紅茶 ⇒
