化学 金属と酸の反応について（イオン化傾向？）

質問

成分がアルミニウムと鉄の混合粉末に
塩酸を加えて水素発生の実験をする際、
アルミニウムのイオン化傾向が鉄のそれより大きいので
アルミニウムと塩酸の反応が優先されて進むのでしょうか？
その優先のされ方も、
アルミニウムの反応が完了してから初めて鉄の反応が始まるのか、
それともある比率でアルミニウムの反応とと鉄のそれが同時進行するのか、
というのもわからないのですが。
ご回答お願いします。

回答No.5

sanori · ベストアンサー

＞＞＞
HCｌが無尽蔵にある、すなわちFe,Alがとけきるかつ飽和しないとき、
2つの反応は同時進行します。
それに規則、何かの比率というのは存在すると思うのですが
それは求めることはできるんでしょうか？

そうなると、ＦｅとＡｌの「戦い」は無視できますので、ＦｅがＨＣｌに溶ける速さとＡｌがＨＣｌに溶ける速さの比較になりますね。

それは、少量の食塩、少量の砂糖を同じだけ別々の水に入れたら、どちらが速く溶けますか？ということと話があまり変わりません。

Ｎｏ．３さんが、イオン化傾向が大きいほど速く溶けるということを述べられていますが、私は化学の専門家ではないので正しいか正しくないか判定できませんし、そもそも知りません。
ネットで色々と検索してみましたが、溶解速度とイオン化傾向との関係が示されているサイトを一つも発見できません。
ですので、私はお手上げです。すみません。

たぶん、そういうのは理論ではなく実験で求めるものではないでしょうか。

以下、つぶやき。
粉末状のものを溶かすとか、溶け切るまでの時間を計るのは、終わりの判定が至難の業だと思うので、私の単純思考だと、球状の金属を入れて、その半径が半分になるまでの時間を計測するとか。
しかし、液が静止していると、金属表面と酸の間に濃度の高いところがあるので、実質的に「無尽蔵」ではない状況になるのと同じなので、撹拌しないといけませんね。
また、溶けるときに熱が出るので、なんらかの手段で温度を一定にしないといけません・・・
あ、そうか。
ＡｌとＦｅの球を同時に浸けておいて撹拌すれば、同じ温度で競争できるか？

お礼

検索までしていただいていたとは、
こちらはほとんど何もしていませんのになんだか申し訳なかったです・・・
なるほど、そうですねまた機会（財力？）があれば実験してみたいですね。
実験方法も考えてくださり、なんとお礼を申し上げたらいいでしょうか。
あとは自分でがんばってみます。
ご回答者の3人方、ありがとうございました。

回答No.4

sanori

＞＞＞
Fe+2HCl→FeCl2+H2、2Al+6HCl→2AlCl3+3H2の反応において、
HClの物質量の比が1：3なので
消費するHClは1：3で同時進行し、
飽和した、溶けきったあとはAlが優先されて反応する、
ということでよろしいのでしょうか？

「HClの物質量の比が1：3なので」は、たぶん　１：１．５　じゃないかと思うんですが、
どっちにしても、それは定性的なことを考えるのにはまったく不要な情報です。
ＨＣｌ（空席）が尽きたら、あるいはほとんど尽きてきたら、立ち見券しか持っていない人が座れる券を持っている人に席を譲り始めます。

そして、「優先されて反応する」どころではありません。飽和したら、今まで溶けていたイオン化傾向小の金属が析出してきます。
それが「席を譲る」の意味です。

お礼

物質量の比はこっちのミスでしたすみません。
席はHCｌで、席に着くのが反応、席を立つのが析出ですね。
また質問がありますので、3人のご回答お願いします。

補足

HCｌが無尽蔵にある、すなわちFe,Alがとけきるかつ飽和しないとき、
2つの反応は同時進行します。
それに規則、何かの比率というのは存在すると思うのですが
それは求めることはできるんでしょうか？

回答No.3

akihiro55555

他の回答者様が言われているように
反応は同時に進行します。

その速度はアルミニウムの方が速いです。
それは質問者様の考える通り、イオン化傾向に依存します。
水素と鉄の標準電極電位差よりも水素とアルミニウムの標準電極電位差の方が大きいため反応速度は速くなります。

しかし、上記の現象は混合粉末が溶けきるときの話です。
溶け残りがあるときは基本的にアルミニウムイオンと鉄イオンが共存することはありません。
これも鉄とアルミニウムに標準電極電位差があるためです。

3Fe2+ + 2Al → 3Fe + 2Al3+
溶け残りがあるときこれは不可逆反応です。

考え方としては
イオン化傾向順がAl、Fe、Hで、Hが大量にイオン化している状態からスタートしてAlとFeを加えていくと
単体化する順番はH、Fe、Alです。
この順番が最優先です。

お礼

詳しいご回答ありがとうございました。
1114112akrさん、sanoriさん、akihiro55555さんに質問がありますので、
上の補足をご覧ください。お願いします。

補足

ご回答者の3人さん全員が
飽和する、溶けきるまでは同時進行するとご回答なさいましたが、
Fe+2HCl→FeCl2+H2、2Al+6HCl→2AlCl3+3H2の反応において、
HClの物質量の比が1：3なので
消費するHClは1：3で同時進行し、
飽和した、溶けきったあとはAlが優先されて反応する、
ということでよろしいのでしょうか？

回答No.2

sanori

こんにちは。

イオン化傾向と反応速度を一緒くたに考えてはダメです。
イオン化傾向は電圧みたいなイメージで、反応速度は文字通り速さです。

飽和濃度に近くなると話は変わってきますが、まあ、こう考えてください。
アルミニウムも鉄も分け隔てなく、すぐ溶けます。
つまり、同時進行です。

飽和してくると、そこで初めてイオン化傾向が強い方が優先されます。

コンサート会場で立ち見券しか持っていない人（イオン化傾向小）と持っている人（イオン化傾向大）がいるとして、
席がすいている間は、どちらの人もとりあえず、座っちゃいますよね。
会場が開くと同時進行でみんな座っていきます。
そして、混んで満席になってくると、立ち見券の人は席を譲って立ちます。

お礼

わかりやすい例を挙げて下さりありがとうございます。
飽和してから、話は変わっていくんですね

回答No.1

1114112akr

イオン化傾向はほとんどが溶液中で考えます。
なので、この反応の場合
FeとAlは同時に反応します。
厳密にいうと反応速度などが関わってくるので
少し違いますが、高校までなら同時と考えてください

お礼

迅速なご回答ありがとうございました。
同時進行と考えていいんですか。わかりました