化学の質問です

質問

化学の実験があり、金属イオンと硫化物イオンを反応させました。
しかし、わからないところがあるんです！
Zn2+にH2Sを加えると、白色沈殿ができました。
中性か塩基性なら沈殿ができるのは知ってますが、H2Sって弱酸性だからできないはずでは？とおもったのですが
さらに、FeSO4にH2Sを加えると、これまた白色沈殿ができました。
そのあとNH3をくわえると、きちんと黒色の沈殿ができたので、溶液を間違えたのはないと思うのですが、どうしてかわかる方いれば、教えてください！
お願いします。

回答No.3

Quarks

Zn++を含む溶液にH2Sを加えたところ沈殿が生じたのですね。
それはおそらくZnSの沈殿でしょう。

「ZnSは酸性環境では沈殿しない」と学んだと思いますが、本当は条件次第なのです。
酸性環境では沈殿せず、塩基性環境では沈殿するのは何故なのか？　を知っておく必要がありそうです。

溶液中の
　(Zn++のモル濃度)×(S--のモル濃度)
このような、イオンの濃度の積を"イオン積"と呼びますが、このイオン積が或る値（それの値を、沈殿物の溶解度積と言いますが、イオンの組合せによって固有の値を示します）を超えたとき、その超過分が溶けきれずに沈殿となるのです。
　イオン積＜溶解度積　　なら、沈殿は生じない
　イオン積＞溶解度積　　なら、沈殿が生じる
ということです。沈殿が生じるかどうかは、これで判断するのです。

H2S　は水に溶けると、
　Ｈ2Ｓ⇔Ｈ+＋ＨＳ-
　ＨＳ－⇔Ｈ+＋Ｓ--
のように電離平衡状態になっています。酸性環境下だと、酸が出す　Ｈ+　が多量にあるため、平衡は左に移動して、Ｓ--はかなり少なくなっています。
この状態だと、Zn++の濃度があまり大きくなければ、　(Zn++のモル濃度)×(S--のモル濃度)　は小さくなっているため、溶解度積まで達せず、沈殿しないことになります。
一方、塩基性環境下だとＨ+は中和によって失われ少なくなっていますから、平衡は右に移動し、Ｓ--は高濃度になっていますから、Zn++濃度がそれなりに小さくても　(Zn++のモル濃度)×(S--のモル濃度)　が溶解度積を越え、沈殿が生じ易くなっているのです。
これが、酸性環境下では　ZnSは生じない（生じ難いというべきですね）が、塩基性環境下だとZnSは沈殿し易い（こちらも、Zn++が極端に少なければ沈殿しないこともあるわけです）理由です。陽イオンの化学分析では、試料に含まれている陽イオンは濃度は高くないのが普通ですから、酸性環境下だとZnSは沈殿しないことが多いわけです。

ですから、Zn++が多量に含まれている溶液なら、Ｓ--濃度が少なくても、(Zn++のモル濃度)×(S--のモル濃度)　が溶解度積に達していることがあり得ます。そうなれば、酸性環境下であろうとも、ＺｎＳは沈殿してしまいます。

回答No.2

aries_1

～補足について～
酸化剤になり易いか、還元剤になり易いかは、それぞれの物質について異なりますが、あくまでも「なり易い」だけの話ですので、あまり深くは考えない方がいいです。
自分よりも相手のほうが酸化力が強ければ自身は還元剤として働きます。

後、文章を読んでいて気になったのですが、自身が酸化されているということは、そのもの自体は還元剤として働いています。

回答No.1

NiPdPt

あなたの書いていることがあいまいすぎますですよね？Zn2+とおっしゃいますが、その液性は何でしょうか？何らかのアニオンがあるはずですよね？それが書いてありませんよね。また、そもそも、そこでH2Sを加えた目的は何でしょうか？普通に考えれば、カチオンがZn2+しかないのであれば、H2Sを加える目的はZnSの沈殿を生じさせることだろうと思われますが、だとすれば溶液は塩基性になっていそうなものです。それが塩基性であればH2Sの酸性度など無関係ですし、そもそも中性であったとすればH2Sを吹き込んだところでほぼ中性です。
FeSO4にH2Sを加えて白いものができたというのであれば、H2Sが酸化されてイオウになった可能性もあります。しかしそういったことが起こりうる条件かどうかはあなたの質問からはわかりません。また、カチオンの系統的分離の実験であれば、それ以外のイオンが入っている可能性はありませんか。そういったことを無視して議論することはできませんし、沈殿の色だけではなく質感のようなものも重要です。要は、実験の流れの中で可能性を絞っていくしかありません。試薬を間違えたというのは論外ですし、初心者であれば、混合が不十分とか、試薬の量が不適切とか、そういうミスはしばしば起こります。それぞれの時点で操作の意味を把握しながら操作を勧め、異常があればその時点で対応を考える必要があいります。先に進めば進むほど原因の究明は困難になります。

補足

ZnSO４、１mjにH2S、2mlを加えただけです。
多分、H2Sを加えても、液性は中性付近なので、ZnSができたのだと思います。
一方、FeSO4の方ですが、硫黄ができたというのは、言われてみれば考えられると思います。
しかし、H2Sが酸化されるということは、H2Sが酸化剤になっているということにならなのでしょうか？
H2SもFeSO4も還元剤として働くと習ったのですが、これは場合によるということでしょうか？
最後にひとつ言いますと、系統的分離のようなややこしい実験ではなく、ただたんに溶液を混ぜるだけの、簡単な実験でした。