化学

質問

テスト範囲の問題を一から教えていただきたいです。おねがいします。

　問い；鍾乳洞の内部に鍾乳石ができるときの化学変化を化学反応式で示せ。

　　問い２；塩化カルシウム水溶液に炭酸ナトリウム水溶液を加えると、どのような変化が起こるか。また、その変化を化学変化式で示せ。

　　　わかりやすい解説などつけてもらえたらうれしいです。

回答No.3

Saturn5

（問１）
日本に多い石灰岩は炭酸カルシウム ＣａＣＯ３ でできています。
ここに二酸化炭素を含む雨水が触れると、炭酸水素イオンが発生し、長時間かけて
少しずつ溶けます。これが鍾乳洞ができる反応です。
ＣａＣＯ３ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２ →　Ｃａ（ＨＣＯ３）２
ＣａＣＯ３はＣａ２＋とＣＯ３２－の２価のイオン同士なのでイオン結合が強く、
固体になりやすいのです。ＨＣＯ３－は１価のイオンなのでイオン結合が弱く、
溶けやすいのです。

このＣａ（ＨＣＯ３）２を含んだ雨水が水滴となって落ちるとき、落下の衝撃などに
よりＣＯ２が蒸発し、ＨＣＯ３－イオンが薄くなり、前期の逆反応がおこります。
これが鍾乳石ができる反応です。
Ｃａ（ＨＣＯ３） → ＣａＣＯ３ ＋　Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２

（問２）
塩化カルシウム、炭酸ナトリウムとも１価のイオンと２価のイオンのイオン結晶です。
ＣａＣｌ２ ＝ Ｃａ２＋ ＆ ２Ｃｌ－
Ｎａ２ＣＯ３ ＝ ２Ｎａ＋ ＆ ＣＯ３２－
これらのイオンが混在すると、Ｃａ２＋とＣＯ３２－は２価どうしのイオンなので、
クーロン力が強く、強固に結合して沈殿します。余った、Ｎａ＋とＣｌ－は
イオンとして水中に溶解します。
ＣａＣｌ２ ＋ Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３ ＋ ２ＮａＣｌ

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

MarcoRossiItaly

No.1です。
No.1のコメントを一部、補足・修正します。

「参考」の中に出てくる「不溶」という言葉を、「不溶（あるいは難溶）」に差し替えます。

問1では溶けるのに、問2では同じ物質が溶けないとなっていますが、難溶と理解してください。
簡単には溶けないが、長い年月、雨風に打たれれば、少しずつ溶けていかないこともないということです。

「参考」に書いた法則は、「ルシャトリエの原理」と呼ばれます。
教科書で確認してください。

お礼

わかりました。ありがとうございました。

回答No.1

MarcoRossiItaly

問1

鍾乳洞の岩石が溶ける反応には、炭酸カルシウムCaCO3、水H2O、炭酸ガスCO2の3つが関っています。
この3つのうち、固体はどれでしょうか？
教科書から反応式を探してください。
というか、鍾乳洞の話も教科書に載っていそうな気もしますが。

問2

塩カルと炭酸ナトリウムの化学式は書けますか？
書けたならば、登場するイオンは、大雑把に言って4種類しかないことが分かるはず。
塩（えん）が沈殿するイオンの組み合わせと、沈殿しない組み合わせを、教科書から探してください。

参考

平衡状態において、平衡に関っている特定の物質（化学種）の量が増えるまたは減る変化を系に与えると、その変化を小さくする方向に、平衡が移動する（平衡反応が双方向のうちどちらか一方に進む）という法則がありましたね？
水中に、沈殿するイオンの組み合わせがあるとき、沈殿物は不溶であるため、沈殿後のその物質は、イオンが交換される平衡反応には参加しなくなる、即ちそのイオン対は反応系から除かれることになります。
この、「沈殿により系から除かれるという変化」を小さくする方向に平衡が移動するということは、水中に存在しているイオンを、「沈殿する組み合わせにしようとする反応」が更にどんどん進むことを意味します。
つまり沈殿は、原料の物質がなくなるまで、生じ続けることになります。
また、そうなるまでは、平衡（見かけ上、反応が止まった状態）に到達することもありません。