化学I

質問

化学Iでわからないところが３つあったので、質問します。
１、水とＮＯ２の反応は
　　(3)ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→(2)ＨＮＯ３＋ＮＯ
　　(2)ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＮＯ３＋ＨＮＯ２
の２つがあるようなことが教材に書いてあるのですが、なぜ２通りあるのですか？

２、Ｈ２ＳＯ４（硫酸）の性質には酸化作用と強酸性がありますが、この２つの違いはなんですか？
（問題は、どの硫酸の性質によっておこるか？(1)銅に濃硫酸を加えて熱すると気体が発生する。（Ａ，酸化作用）(2)亜鉛に希硫酸を加えると気体が発生する。（Ａ，強酸性））
Ｈよりイオンになりやすいかなりにくいかが関係してるというのはわかるのですが、だからなんなのかというのがわかりません。

３、「Ｈ２ＳＯ４の性質：不揮発性　塩酸塩や硝酸塩と反応させると、揮発性の酸が生成する。」
という文があるのですが、塩酸塩とはなんですか？又、なぜ不揮発性が関係してくるのですか？（私の中での疑問をそのまま書くと、不揮発性だから何？みたいな感じです。）

たくさんすいません！１つでもいいので化学に詳しい方、よろしくお願いします！

回答No.5

E-gis_hc · ベストアンサー

＃１です。

＞（二段階目の電離は電離度が低いのであまり起こらない）ってどういうことでしょうか？

電離では、塩酸のように溶けたHClがすべて電離するものと、
酢酸のように溶けた分子の一部しか電離しないものがあります。
電離度とは、電離前の物質に対して、電離した物質の割合で、
０ならば、まったく電離していない、１ならば完全に電離している、
ということになります。

初学者には、硫酸の電離は、
H2SO4　→　２H^+ ＋　SO４^2-
と教えられますが、厳密には、
H2SO4　→　H^+ ＋　HSO４^-
HSO４^-　→　H^+ ＋　SO４^2-
という２段階で電離します。
硫酸の電離度は、硫酸の濃度に依存します。
（詳しくは化学平衡のところで勉強してください。）
一般に、濃度が大きいほど電離度は小さく、
濃度が小さいほど電離度は大きくなります。
特に、硫酸では、濃度が大きい状態では、
２段階目の電離度が小さくなっているため、
電離しても、生じているイオンは
H^+とHSO４^-ぐらい、というわけです。

回答No.4

htms42

質問２
Ｚｎ＋Ｈ２ＳＯ４→ＺｎＳＯ４＋Ｈ２　　（１）
Ｃｕ＋２Ｈ２ＳＯ４→ＣｕＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２　　（２）

普通反応（１）は硫酸が酸であること、（２）は酸化作用があること
とされています。
でも酸化・還元の問題で酸化剤は何かと問われるとどちらの場合も硫酸が酸化剤です。これで混乱する生徒が多いです。。「塩酸は酸化力のある酸ではないはずなのになぜ塩酸が酸化剤になるのですか」という質問を何度も受けたことがあります。
でもこういうところで混乱する生徒が多いということに専門家は無頓着です。仕方がないので覚えて済ますことになります。化学は暗記でしか対応できないというイメージを助長する事になります。

金属と酸の反応が起こればどういう物質であるかに依らず酸は酸化剤として働いています。亜鉛を酢酸に溶かせば酢酸が酸化剤です。塩酸に溶かせば塩酸が酸化剤です。
酸化の起こる仕組みに違いがあるのです。硫酸Ｈ２ＳＯ４の場合で言うと前のＨの部分が酸化の主役であるとき（Ａ）と後ろのＳＯ４の部分まで反応に入ってくる場合（Ｂ）です。（Ｂ）の場合はＳＯ４が壊れます。ＳＯ２に変わります。（Ａ）の働きはどの酸でも持っていますが（Ｂ）は特別な酸にしかない性質です。

硫酸や硝酸は「酸化作用のある酸」ではなくて「普通の酸にはない酸化作用を持っている酸」です。それを省略して「酸化作用のある酸」と言っているのです。高校の教科書ではこういう表現には配慮が必要だと思います。
硝酸の場合でも混乱があります。
濃硝酸ではＮＯ２が発生する、希硝酸さんではＮＯが発生すると書かれています。濃い場合でも薄い場合でも酸化作用があると書いてあります。濃い、薄いというのがどの程度の濃度を意味しているのかが書かれていません。
希硝酸にＭｇを反応させるとどういう反応になるかというのが分からない生徒が出てきます。酸である限り（Ａ）の反応は起こります。それに（Ｂ）の反応が重なってきます。薄めていくと（Ｂ）の働きは弱くなっていきます。ＮＯ２の出る反応とＮＯの出る反応は徐々に入れ替わっていきます。多分濃硝酸を５倍程度に薄めるとＮＯの反応が主になるでしょう。３倍程度でしたら一旦ＮＯ２が生じたとしても３ＮＯ２＋２Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ３＋ＮＯの反応でＮＯに変わってしまいますので褐色の気体ＮＯ２の発生はわからなくなります。

ついでに言うと（１）の反応は「酸性」によるものです。酢酸でも起こります。「強酸性」の証拠にはなりません。これも生徒は混乱します。別の反応例が望ましいです。

質問３
＞「Ｈ２ＳＯ４の性質：不揮発性　塩酸塩や硝酸塩と反応させると、揮発性の酸が生成する。」

揮発性か不揮発性かが問題になるのはある程度濃度の高い場合です。揮発性の酸の種類によってこの性質が問題になる濃度は変わってきます。この文章が出てくるときに濃度の注が入っているのをほとんど見ません。
＃１の回答の中の３．を見ても濃硫酸であるという説明は書かれていません。酸化作用の時には濃硫酸であるという指定がされています。不揮発性の酸としての性質の説明ではここにあるように濃度が書かれていません。生徒はどういう濃度でもいいのかと思ってしまいます。
ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮａＨＳＯ４＋ＨＣｌ
の反応は教科書にはＮＣｌの製法として持っているものです。「濃硫酸でしか起こらない反応」です。溶けるために必要な水がほとんどないのでＨＣｌは気体になって出て行きます。濃硫酸ですから二段階目の電離が弱いということでＨＳＯ４－というイオンの形になります。専門の方には当たり前のことかもしれませんが不揮発性の強酸であるという性質が出てくるときは濃度が問題になるということも添えていただきたいと思います。
（＃２には　２ＮａＣｌ＋Ｈ2ＳＯ4→Ｎａ2ＳＯ4＋ＨＣｌ↑　という反応式が書かれています。専門家でもこの辺があいまいであるということですから高校生にはもっと丁寧な条件説明が必要になります。）

希硫酸に食塩を入れてもＨＣｌが出来るということはありません。ただＮａ＋，Ｈ＋，Ｃｌ－、ＳＯ４２－が混ざった水溶液になるだけです。
この例でもあいまいな所があります。どの程度水で薄めたらここで言う希硫酸になるのかというところです。普通の濃塩酸では２／３が水であると言うことを考えると５倍程度までならＨＣｌが出るでしょう。よく使う１ｍｏｌ／Ｌ程度以下というのが常識的でしょう。

相手が酢酸であれば濃硫酸でなくても起こります。
２ＣＨ３ＣＯＯＮａ＋Ｈ２ＳＯ４→２ＣＨ３ＣＯＯＨ＋Ｎａ２ＳＯ４
になります。電離度が低くて揮発性のある酸が出来ます。酢酸のにおいがしてきます。加熱すると酢酸が出てくる量が多くなります。

長い文章になってしまいました。申し訳ありません。

お礼

長文本当にありがとうございます！
なんというか・・・すごく高校生の身になってくれてる気がして感激しました。教科書書いてください！って感じでした。
１つ質問があるのですが、ＳＯ４が壊れてＳＯ２に変わるというのは何か理由とかがあるのですか？それともそれはそうゆうものなんだということですか？もしお時間があれば教えてください！

回答No.3

noname#160321

＃２です、もう＃１の方がお答え下さったので、２だけ追加。
鉱酸(無機の酸)には硫酸Ｈ2ＳＯ4、亜硫酸Ｈ2ＳＯ3、硝酸ＨＮＯ3、亜硝酸ＨＮＯ2、塩素酸ＨＣlＯ3、過塩素酸ＨＣlＯ4等のようなオキソ酸と酸素を含まない塩酸ＨＣl、臭化水素酸ＨＢr、ヨウ化水素酸ＨＩのようなものとの二つに分かれます。
酸素を含む酸は酸化性があり特に硝酸、熱濃硫酸についてはよく知られますので覚えて下さい。どちらも銅を溶かします。この時酸が分解して窒素や硫黄の酸化物ガスを発生します。
オキソ酸も希釈されると硝酸以外水素よりイオン化傾向の小さい金属元素と反応しなくなります。
そして水素よりイオン化傾向の大きい金属元素と反応して水素を発生しその金属の塩を作ります。酸は分解しません。
時々オキソ酸類は「酸化性の酸」、塩酸などは「還元性の酸」と呼ばれることがあります。

お礼

記号の意味まで詳しくありがとうございました！やはり化学は覚えることが多いんですね・・・
眠い中、それでも回答してくださって本当にありがとうございました！

回答No.2

noname#160321

済みません。ねむたいので３.だけ。他は明日お答えします。
塩酸塩とは塩化物イオンと陽イオンの塩です。
つまり、塩化ナトリウム(食塩)、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、…
で、これらに硫酸を加えると。
２ＮａＣｌ＋Ｈ2ＳＯ4→Ｎａ2ＳＯ4＋ＨＣｌ↑
この最後の上矢印は「ガスが出ますよ！」という記号。ちなみに↓は沈殿が出ますとというしるし。
で、ガスが出ちゃうと、反応系（と呼ぶと偉そうだが、混合物のこと）から塩化水素が抜けちゃいます。すると、元には戻れない。
硫酸は酸の形で気化しないけど、塩酸は塩化水素を水に溶かしたものなので、簡単に気化してしまいます。
で、ここで突っ込むと、硫酸だって三酸化硫黄の水溶液ではないか、というと、これが作り方はそうだが、容易には元の三酸化硫黄と水には分かれず、濃硫酸はもっと水を欲しがる。という複雑なことになっているのです。
お休みなさい。

回答No.1

E-gis_hc

１についてですが、
上の式は温水（５０℃くらい）で起こる反応で、
下の式は冷水で起こる反応です。
硝酸を得る際、温水を用いるのは、冷水だと下の反応が起こって、
硝酸と亜硝酸が混在したものになってしまうためです。

２硫酸の酸化作用ですが、
（１）の場合は、S原子が還元されて、銅を酸化しますが、
（２）の場合は、H+が還元されて、亜鉛を酸化します。
H+によりHよりもイオン化傾向の大きい金属を酸化する場合は
硫酸以外の酸ももつ性質なので「硫酸の強酸性」によるものとし、
Sが酸化する場合はHよりもイオン化傾向の小さい金属も酸化できるので
「酸化作用」とします。
さらに、（１）は熱濃硫酸、（２）希硫酸の状態でないとおこりません。

３について。
硫酸に塩化ナトリウムを加えると、
Na＋，H+，HSO４-（二段階目の電離は電離度が低いのであまり起こらない），Cl-が存在します。
硫酸は不揮発性なので、H+とHSO4-が出会ってH2SO4となっても、
揮発して溶液から出て行くことはありませんが、
H+とCl-が出会ってHClとなると、HClは揮発性なので、
揮発して溶液から出て行ってしまうので、
反応が進んでしまう、というわけです。
塩酸塩とは、NaClやKClのように陰イオンが塩酸に由来する酸のことです。
要はCl-を含むもの、ということです。

お礼

回答ありがとうございます！だから教材は不揮発性とかいってたんですね。理解できました。
あと文中の（二段階目の電離は電離度が低いのであまり起こらない）ってどういうことでしょうか？化学の知識がなくてわかりません。もし時間があれば教えてください。すいません！