高認化学の過去問　21年第2回7/8/9

高認化学の過去問

無機物質について、問１～３に答えよ。

解答　②
解説
アンモニアは刺激臭のある無色の気体で水に溶けやすくその水溶液（アンモニア水）は弱い塩基性を示す。実験室では塩化アンモニウムNH4Clと水酸化カルシウムCa(OH)2の混合物を温めると以下の反応で生成する。
＜実験的製法＞

2NH4Cl＋Ca(OH)2→CaCl2＋2H2O＋2NH3

一方、工業的には以下のような反応で窒素N2と水素H2の混合物を高温、高圧下で鉄を触媒として用いて反応させることで製造されており、このアンモニアNH3の製法をオストワルト法という。
＜工業的製法＞

N2＋3H2→（Ｆe触媒）→2NH3（ハーバー・ボッシュ法）

また、アンモニアNH3は塩化水素HClと反応させると白煙を生じる。アンモニアは金属と反応して酸素は発生しない。したがって、答えは②である。

これだけは押さえよう！！

＜アンモニアの性質＞
・刺激臭のある無色の気体で水に溶けやすくその水溶液（アンモニア水）は弱い塩基性を示す
・実験室では塩化アンモニウムNH4Clと水酸化カルシウムCa(OH)2の反応により、工業的には、窒素N2と水素H2の混合物を高温、高圧下で鉄を主成分とする触媒を用いて反応させることで製造されており、このアンモニアNH3の製法（工業的製法）をオストワルト法という。

解説
解答　④
カルシウムは銀白色の単体で、水より密度が大きく、水と反応して以下の反応で水素H2を発生し、水酸化カルシウムCa(OH)2を生じる。　

Ca＋2H2O→Ca(OH)2〔水酸化カルシウム〕＋H2〔水素〕

また、カルシウムは炎色反応を示しカルシウムイオンCa2＋を含む水溶液を白金線などにつけて炎中に入れると炎の色が橙赤色に変色する。セッコウ像や医療用ギブスとして用いられているのは硫酸カルシウムCaSO4である。塩化カルシウムCaCl2は乾燥剤や凍結防止剤として用いられている。カルシウム原子は、原子中の電子殻の最外殻に2個の電子を持ち、この2個の電子を放出して安定な電子配置となるため、2価の陽イオンになりやすい。また、炭酸カルシウムCaCO3はセメントやガラスの原料として用いられていたり、その粉末は歯磨き粉や顔料、チョークなどに用いられている。したがって、答えは④である。

これだけは押さえよう！！

＜アルカリ金属、アルカリ土類金属の性質＞
【アルカリ金属の性質】
・銀白色の軽金属で価電子（原子中の最外殻電子）を1個持ち、1価の陽イオンになりやすい。
・空気中の酸素O2と反応して酸化物や、水H2Oと反応して水酸化物を生じる。
・水に溶解させると強塩基性を示す。
・炎色反応を示す。

【アルカリ土類金属の性質】
・銀白色の軽金属で価電子（原子中の最外殻電子）を2個持ち、2価の陽イオンになりやすい。
・空気中の酸素O2と反応して酸化物や、水H2Oと反応して水酸化物を生じる。
・水に溶解させると強塩基性を示す。
・炎色反応を示す。

＜カルシウム化合物とその特徴＞
・炭酸カルシウムCaCO3 ⇒　天然に石灰石として産出。セメントやガラスを作る原料。
・酸化カルシウムCaO　⇒　別名で生石灰とも呼ばれる。乾燥剤に用いられる。
・水酸化カルシウムCa(OH)2　⇒　別名で消石灰とも呼ばれる。水溶液は強塩基性を示す。
・硫酸カルシウムCaSO4　⇒　天然にはセッコウとして産出する。水に難溶性。

解説
解答　⑤
Ag＋、Cu2＋、Al3＋を含む水溶液にアンモニア水を加えると銀(Ⅰ)イオンAg＋は褐色の酸化銀(Ⅰ)Ag2Oとなって沈殿し、さらに過剰のアンモニア水があった場合には錯イオンであるジアンミン銀(Ⅰ)[Ag(NH3)2]＋となって再溶解する。また、銅(Ⅱ)イオンCu2＋の場合には青白色の水酸化銅(Ⅱ)Cu(OH)2となって沈殿し、さらに過剰のアンモニア水があった場合には錯イオンであるテトラアンミン銅(Ⅱ)イオン[Cu(NH3)4]2＋となって再溶解する。アルミニウムイオンAl3＋の場合には、白色の水酸化アルミニウムAl(OH)3となって沈殿し、さらに過剰のアンモニア水があった場合はこれ以上反応しない。したがって、アンモニア水を加えても白色沈殿として銀(Ⅰ)イオンAg＋を沈殿させることはできない。また、水酸化ナトリウム水溶液を加えた場合には、銀(Ⅰ)イオンAg＋は褐色の酸化銀(Ⅰ)Ag2Oとなって沈殿するが、さらに過剰の水酸化ナトリウム水溶液があった場合はこれ以上反応しない。銅(Ⅱ)イオンCu2＋の場合も同様に一度は青白色の水酸化銅(Ⅱ)Cu(OH)2となって沈殿するが、さらに過剰の水酸化ナトリウム水溶液にあった場合はこれ以上反応しない。一方、アルミニウムイオンAl3＋の場合には、白色の水酸化アルミニウムAl(OH)3となって沈殿し、過剰の水酸化ナトリウム水溶液があった場合には錯イオンであるテトラヒドロキソアルミン酸イオン[Al(OH)4]－となって再溶解する。したがって、銀(Ⅰ)イオンAg＋だけを沈殿させることはできない。また、希硝酸を加えた場合にはいずれのイオンも沈殿しない。硫化水素を通じた場合にはアルミニウムイオンAl3＋では硫化物の沈殿を生じず、中性あるいは塩基性の液性下で銀(Ⅰ)イオンAg＋は硫化銀(Ⅰ)Ag2Sの黒色沈殿を、銅(Ⅱ)イオンCu2＋は硫化銅CuSの黒色沈殿を生じる。希塩酸を加えた場合には銀(Ⅰ)イオンAg＋だけが白色のAgClの沈殿を生じ、銅(Ⅱ)イオンCu2＋とアルミニウムイオンAl3＋の場合には沈殿を生じない。したがって答えは⑤である。

これだけは押さえよう！！

イオンの分離
・塩化物イオンCl－で沈殿するイオン…Ag＋、Pb2＋
・硫化物イオンS2－（酸性条件下）で沈殿するイオン…Cu2＋、Pb2＋
・水酸化物イオンOH－で沈殿するイオン…Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋
・硫化物イオンS2－（塩基性条件下）…Zn2＋、Fe2＋
・硫酸イオンSO42－で沈殿するイオン…Ca2＋、Ba2＋、Pb2＋
・炭酸イオンCO32－で沈殿するイオン…Ca2＋、Ba2＋
・過剰に加えて沈殿が再溶解
　→アンモニア水…Ag＋、Cu2＋、Zn2＋
　→水酸化ナトリウム水溶液…Al3＋、Zn2＋

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