硝酸銅溶液に・・・

質問

PH１ほど硝酸酸性、Cu30g/l位の硝酸銅溶液にFe粉を入れたところCu粉が析出し、Feがとけ溶液がやや緑がかった色に変化しました。次に鉛粉（ショットも）を添加したところ、同様に銅は析出したのですが、かなり黒っぽい暗緑色の溶液になりました。その溶液をろ過し、過酸化水素を入れたところ、こげ茶色に変化しました（沈殿はなし）

（鉛を添加した・・・以降では）どのような反応が起きているのでしょうか？NOが影響しているのだろうと思いますが、よくわかりません。状況がわかりにくい文章で申し訳ありませんが、参考になるご意見をお聞かせいただければ幸いです。

回答No.1

masuda_takao

確認させていただきたいことが幾つかあります。
　箇条書きにさせていただきます。

（1）手順と結果は、以下の通りでよいでしょうか？
・0.1 mol/L の硝酸水溶液を用意する。
・そこに 30 g の金属の銅を溶かす。硝酸銅(II)の水溶液が出来る。
・そこへ少量の金属の鉄を加える。すると金属銅が析出して、溶液の色
　が緑っぽくなった。
・さらにそこへ金属の鉛を加える。すると、更に金属銅が析出し、溶液
　の色がかなり黒っぽい暗緑色になった。
・生じた沈殿をろ過し、ろ液に過酸化水素を加える。すると、溶液の色
　が焦げ茶色に変化した。沈殿は生じなかった。

（2）鉛と共に加えたという“ショット”とは何でしょうか？

（3）鉛を加えるとき、なぜ鉄を加えた液と別のものを用意なさらなか
　ったのでしょうか？　何か特別な目的でもあったのでしょうか？

（4）金属のイオン化傾向や主要な金属イオン水溶液の色は、お調べに
　なりましたか？

（5）過酸化水素の働きは、何であると考えられるでしょうか？　この
　点に関しても、お調べになりましたか？

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　推測で、分かる範囲での私見を申し上げておきます。
　鉛の添加により、銅の析出量が増え、もともと淡緑色の Fe(II) イオン
のせいで緑っぽかったのが、暗緑色に転じた可能性があります。
　ろ液には、Fe(II) イオンが含まれているので、過酸化水素の働きで酸
化され、黄褐色の Fe(III) イオンになるでしょう。焦げ茶色という程ま
で濃い色になった理由は、すぐには分かりませんが、少なくともこの事
が関係していそうです。硝酸鉛(II) は水によく溶け、その水溶液の色は
透明なので、これの溶液色に対する影響は無いかと。

　間違いなどあるかも知れません。いろいろと気がかりもありますが、
ほんの露払いまで。

補足

早速のご返答ありがとうございます。
いろいろ説明不足で申し訳ありません。
（１）ですが、
希硝酸欲に粉末の銅を酸素を吹き込みながら硝酸で溶かす。（PHを見ては適宜硝酸を追加）。硝酸銅溶液（青色）の元液を作り、一方には鉄粉、一方には鉛粉入れました。（別々にです）
過酸化水素を入れたには鉛粉を入れた溶液のほうだけです。
セメンテーションと過酸化水素の添加は30℃くらいの温度です。

（２）
ショットとは粒のことです。鉛粉を入れた場合、粉同士が会合してボール状になってしまったのでショットに変えました。
（３）
（１）に同じ。
（４）基本的なことはおおよそ知っているつもりです。ただ、NOｘ溶けている場合の色に関してはほとんど知識がありません。
Feを入れて緑色になったのが、Feイオンによるものなのか、Cuと発生したNOxによるものなのかもよくわかりません。
（４）
純度の低い物質を使ったわけでないのでPbを添加したほうの溶液にもFeイオンは数十～百mg/l程度溶けていたと思います。過酸化水素を添加した場合に生じたこげ茶はFeの３価によるものか、NOがNO2に変わったためかよくわかりません。この部分は質問すべき内容ではなかった気がします。

一番気になっているのは、Feを入れた場合とPbを入れた場合の色の違いです。当初の予想では、還元力の強いFeの方がNOｘの発生が多く、溶液の色が濃くなるのでは？と思っていましたが、Pbを入れたほうがどす黒い色に変化しました。ろ過をしてしっかり確認しなかったため、溶液が暗緑色になったのは確かですが、Pbの還元力が弱く、析出したCuの表面が再酸化され黒っぽくなった？ものが浮遊していたために余計にどす黒く見えただけかも知れません。