高校化学

質問

高校化学についての質問です。

「水酸化ナトリウム水溶液とアルミニウムが反応して水素を発生する」の化学反応式は
　2Al＋2NaOH＋6H2O→2Na[Al（OH）4]＋3H2

「水酸化カルシウムの飽和水溶液に二酸化炭素を吹き込むと炭酸カルシウムの白色沈殿を生じる」の化学反応式は
　Ca(OH)2＋CO2→CaCO3＋H2O

となるようですが、ここでの水酸化ナトリウムも水酸化カルシウムはどちらも水溶液だと書かれているのに、どうして１つ目の式ではH2Oを左辺に記してあって2つ目にはないのですか？
水酸化カルシウムは「飽和水溶液」というのが関係しているのですか？

質問がわかりにくかったらすみません。
回答よろしくおねがいします！

回答No.4

htms42

化学反応式は反応で量の変化した物質の間の関係を表しているものです。
反応に関係していたとしても量に変化がなければ式の中には出てきません。

空気中での燃焼では窒素が存在しているにもかかわらず式の中には現れてきません。
水溶液中での反応でも水の量に変化がなければ反応式の中にＨ２Ｏという式は出てきません。
その反応が水が無ければ起こらない反応だとしてもです。
逆に言うと、反応式が同じであっても違うことが起こっている可能性もあるということになります。
アンモニア水と塩酸の中和反応と、気体のアンモニアと気体の塩化水素の反応では起こっていることが異なります。しかし、反応式で書くと同じになります。
ＮＨ３＋ＨＣｌ⇒ＮＨ４Ｃｌ

アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応について

この反応式を作るのが難しくて苦労しているのではないでしょうか。
水がどういう働きをしているかもわかりにくいですね。

アルミニウムはイオン化傾向の大きい金属だということはご存知ですね。
本来は水といきなり反応して水素を発生する金属だとしてもいいのです。ＮａやＣａと同じような反応をする金属だと考えていいのです。しかしアルミニウムが水素を出して水と反応するというのは普通観察できません。アルミニウムイオンを含む塩の水溶液を電気分解しても金属のアルミニウムを取り出すことができない、融解電解で還元することが必要であるというのは教科書に載っています。「ＮａやＣａだと水と直接反応する金属だから水溶液から電気分解で取り出すことができないという判断なら素直に納得出来るのに」と不思議な気持ちになります。アルミニウムの表面に出来ている酸化アルミニウムが水に溶けにくい、酸化アルミニウムが変化してできる水酸化アルミニウムも水に溶けにくいということがこの食い違いが生じている理由になっていると考えるとわかりやすいです。
水酸化ナトリウムはこの水酸化アルミニウムを水に溶ける錯イオンに変える働きをしていると考えると反応が進むのを理解することができます。従って反応式は２段階であるということになります。

まずアルミニウムと水の反応です。
２Ａｌ＋６Ｈ２Ｏ⇒２Ａｌ(ＯＨ)３＋３Ｈ２
これがＮａＯＨと反応してサイズの大きなイオンに変わります。
２Ａｌ(ＯＨ)３＋２ＮａＯＨ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)４]

２つの式を加え合わせると
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋６Ｈ２Ｏ⇒２Ｎａ[Ａｌ(ＯＨ)４]＋３Ｈ２

回答No.3

alwen25

単純にH2Oが無いと原子数が合わないからです。

回答No.2

sailor

反応の結果として水が分解されたか生成されたかされないかの違いです。

最初の反応では水が分解されて水酸基イオンの型となり新たな化合物を作り、消費された水酸基イオンをに対応するだけの水素が発生したということで、水が分解されたということですね。

二番目の反応では逆に反応の結果として水が作られたということです。

水溶液として扱っているため多数の水分子が存在しているのは確かですが、反応に関与しない分子については書きませんから、ここで水溶液であるから水が関与しているのだからということは考えません。もし書くとすればものすごい量（モル数で計算できますが）の水を無関係として分子式に表記することになりますが、まったく意味がないでしょう。

回答No.1

sporespore

最初の式は、反応に水が関与するということです。二番目の反応では、水は関与しないけれど、反応後水の量は増えることを示しています。（つまり、最初の反応では、水が減ります。）