両性元素の反応

質問

一通りの反応として「酸塩基反応（中和,追い出し,沈殿,錯体形成）・酸化還元反応（高校ですのでラジカルはなしです）」は学んだのですが、それでもいくつか対応できない化学反応式にたまに出会います。といいますか、もしかしたら上の反応が完璧に分かっていないのかもしれませんが...

両性元素の反応ですが、例えば「アルミニウム＋水酸化ナトリウム」は何反応ですか？多分一番理解できていないのが両性元素の反応だと思うんです。（酸になったり塩基になったりで...）ですが、ノートを見るとこれは酸化還元反応でした。アルミが還元剤で水酸化ナトリウムの水部分（aq）が酸化剤として働いているというものでした。ただ教科書にはアルミが還元剤として働くとはどこにも書かれていませんし、水ももちろんです。これは知っていなければならないことですか？ちなみにこれも今年のセンターの問題でした。（第４問の問１）

回答No.7

Freeuser · ベストアンサー

No2です。こんばんは。

No4でIchitsuboさんがおっしゃるように、化学は考えるんですよ。高校化学の範囲に限ったとしても、出てくるすべての反応式を係数まで覚えようってのはたぶん無茶なんです。

反応式を考える際に最低限覚えておかなくてはいけないのは、いろいろな物質の化学式と、それらの物質の性質、これとあれをミックスさせるとだいたいどのような現象が起こるか、ということではないかと思います。

たとえば、「アルミ＋水酸化ナトリウム」。
アルミは両性元素だな、酸にもアルカリにも溶けるな。水酸化アルミニウムAl(OH)3は不溶性だから、反応の産物はこれじゃないな。じゃあ[Al(OH)4]- ができるのかな。あれ、アルミの酸化数が変わってるぞ。アルミから電子を奪いうるものは・・・Na+やOH-はありえないから水由来の水素イオンかな。じゃあ水の半反応式とアルミの半反応式を書いて、電子の数合わせして、水酸化ナトリウムをあとから足せばいいのかな・・・

とまぁ、センター試験ならここまで必要ないかもしれないが、こんな流れで考えればいいんではないでしょうか。反応の最初の物質と最後の物質さえ覚えておけば、少々面倒かもしれませんが、その場で係数を考えたって良いです。錯体形成反応の書き方は、何も特殊なことはありません。今までどおりやればいいんです。錯イオンの化学式を知らなければいけませんが。

全反応式、全イオン反応式、実効イオン反応式などかかれておられますが、こんなのはぶっちゃけ覚える必要ありません。
反応に関わらないイオンを書かないのが実効イオン反応式、
反応に関わらないが存在するイオンを書くのが全イオン、
イオンをすべてまとめて各物質の電荷が0になるように書くのが全反応式。
で何？といった感じです。
頑張って本質を見抜きましょう。

お礼

ありがとうございます！
まさにそういう考え（アルミは両性元素だな、酸にも......水酸化ナトリウムをあとから足せばいいのかな）が僕には必要でした！というかちゃんと分かっていればこのように順を追って考えれたらはずですよね。何か錯体形成だけ他の反応の書き方と違う感じを受けていたようです。ですが今おっしゃられたような考えでいくと今度こそ大丈夫です！また少し理解が増した気がします！本当にありがとうございました！

回答No.6

yamaimo30

３ですが反応式が結構間違ってたんで修正します。

(1)　６Ｈ2Ｏ　　　　⇔６Ｈ+　＋６ＯＨ-
(2)　６Ｈ+　＋２Ａｌ⇒３Ｈ2　＋２Ａｌ3+　（酸化還元反応）
(1)＋(2)　２Ａｌ＋６Ｈ2Ｏ⇔３Ｈ2＋２Ａｌ(ＯＨ)3

(3)２Ａｌ(ＯＨ)3＋２ＮａＯＨ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)4]　(中和(錯体形成))

(1)+(2)+(3)
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋６Ｈ2Ｏ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)4]＋３Ｈ2

お礼

ありがとうございます。
錯体の形は自分に必要な（センター試験に出るレベルの）ものは全て覚えたので問題ないです。
（３）は錯体形成反応として考えられます。これは錯体の形を覚えたので大丈夫です。（２）がイオン化傾向から酸化還元でこのようになるのも分かりました。（１）についてですが水（H2O）を考えるに至ったのはなぜですか？アルミと水酸化ナトリウムと言われるとどうしても水は浮かびません。（１）（２）の【反応式自体】は分かりますし、足して（１）＋（２）＋（３）で最終結果になるのも分かります。ここまではすごく分かりやすいです！ただ（１）や（２）が出てくる【理由】が分かりません。正直こういわれても説明しにくいと思います。すみません、多分それが今の自分の理解の低さだと思うのですが。簡単に言いますと最終結果に水が含まれますよね？それは（１）からきたものですが、これを考えるに至った理由です。そこを理解できれば良いのだと思いますが...よろしければ引き続きアドバイスお願いします。

回答No.5

reset_nori

参照URLより
イオン化傾向てものを考えて見ましょう。
この場合だとイオン化傾向の大きいものから
Na＞Al＞H+

2Al+8NaOH+6H2O→2Na[Al(OH)4]+6NaOH+3H2↑

反応式で書けばこうなるんでしょうねぇ…。

これを見れば、アルミは電子を貰って(還元)、
水は電子を奪われて(酸化)…。

というより、
どんな反応でも広い意味で言えば、酸化還元反応だよな。
(間違ってたらごめん)

参考URL：

http://www.inv.co.jp/~yoshi/kigou/ionka.html

お礼

ありがとうございます。
その「反応式で書けばこうなるんでしょうね」の部分をどのように考えてその反応式を書いたのかを理解したいのですが...

回答No.4

Ichitsubo

根本的な間違いをされているようですが、
化学は考える科目で、暗記でどうこうなるようなものじゃありません。

この酸化還元にしても、酸化剤として働くこともあるし還元剤として働くこともあり、その都度問題ごとに考えなくてはなりません。
しかし、最低限度のことは知っておかなければ考えることすら出来ません。

酸化還元については酸化数の増減、水素原子の増減、酸素原子の増減をかんがえる、それだけでいいんです。
アルミが還元剤だなんて習ってない！水が酸化剤だなんて習ってない！大間違いです。
実際に反応式を見れば、アルミが酸化されていることが見て取れます。

補足

ご指摘ありがとうございます。
しかしお言葉を返すようですが、「実際に反応式を見れば...」の【反応式】が書けなければそれは判断できないと思うのですが。
化学が暗記科目でないのは十分承知しています。ですが、反応式の書き方（酸塩基としての反応機構・酸化還元の反応機構など）がわからなければ正直どうにもなりません。その反応機構を理解したうえで例えば硫酸（酸）とアンモニア（塩基）で硫酸アンモニウムができる（酸塩基反応）などと理解していくはずです。ここではアルミと水酸化ナトリウムがどのような反応をするか分からなければ反応式すら書けません。それが「最低限度のこと」なのかもしれませんが、僕はそこについて質問していたのです。そこを誤解されたくないのでここで述べておきます。

回答No.3

yamaimo30

皆さんが仰るように分けて反応式を考えれば理解しやすいです。
(1)　６Ｈ2Ｏ　　　　⇔６Ｈ+　＋　ＯＨ-
(2)　６Ｈ+　＋２Ａｌ⇒３Ｈ2　＋２Ａｌ3+　（酸化還元反応）
(1)＋(2)　２Ａｌ＋Ｈ2Ｏ⇔３Ｈ2Ｏ＋２Ａｌ(ＯＨ)3

(3)２Ａｌ(ＯＨ)3＋２ＮａＯＨ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)4]　(中和(錯体形成))

(1)+(2)+(3)
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋６Ｈ2Ｏ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)4]

とセンターで出た問題もこの式を書けるかという問題のはずです。別に暗記してもいいんですが分けて考えれば暗記する量は減るはずです、水素イオンをアルミの電子で還元すると理解できれば、係数を合わせすればいいんです。
でも錯イオンの形は暗記しなきゃだめかな。
あえんでも分けて式をかいてみてください。

回答No.2

Freeuser

「酸化剤として働く」「還元剤として働く」というのは、そのような用途に頻繁に使われる物質についていうといったイメージが私にはあり、あまりこの表現は好きではないのですが。
「酸化作用がある」くらいにしておいたほうが無難な気がするんです。

さて、ご質問の「アルミニウム＋水酸化ナトリウム」ですが、反応式は書いてみましたでしょうか？
アルミ＋水酸化ナトリウム＋水→アルミ錯体＋水素↑
のようになるはずです。
各物質の酸化数の変化をたどれば、すぐにこれが酸化還元の反応だとわかるでしょう。また、反応式に単体が出てきたときは酸化還元反応になるでしょう。

したがって、アルミに還元作用があるとか、水にナントか作用があるとか、そういうのはちゃんと考えれば意外と簡単にわかるんですね。

お礼

ありがとうございます。
と同時に僕の説明不足でした。理解できていないのはまず「その反応式（アルミ＋水酸化ナトリウム＋水→アルミ錯体＋水素↑）になる」というところなんです。もちろんその式が分かっていればアルミの酸化数が明らかに変化していますから酸化還元反応だというのは分かるのですが、まずそれ以前に反応式がかけていなかったのです。結局そのような反応式（係数も含めて）になるというのは暗記ですか？それか錯体形成反応の書き方が分かってないのかもしれません。
錯体形成反応の書き方の例として「（+）をプラスイオン、（-）をマイナスイオンと表記します」

AgCl→Ag(+)+Cl(-)
2NH3→2NH3
両辺加えて
AgCl+2NH3→[Ag(NH3)2]Cl ⇒全反応式
Ag(+)+Cl(-)+2NH3→[Ag(NH3)2](+)+Cl(-) ⇒全イオン反応式
Ag(+)+2NH3→[Ag(NH3)2](+)　⇒実効イオン反応式

というように習いました。同じような書き方で上の反応も考えるのでしょうか？

多分回答者様のレベルにはほど遠いレベルだと思うので当たり前だろうと思われることも分かっていないかもしれまん。そのため説明もしづらいかもしれませんが...自分なりに理解しようと頑張ってみるのでよろしければ引き続きアドバイスお願いします！

回答No.1

Ichitsubo

何かいろいろ難しいこと考えているようですが、
普通に酸化数の増減を考えてください。
教科書に載っていなくても考えればわかります。

またイオン化傾向の高い金属を還元剤として使うのはかなり知られた方法です。テルミット法を一度調べてみてはいかがですか？

補足

水が酸化剤となるのも基本ですか？