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亜鉛粉末と塩酸の反応についての解説
- 亜鉛粉末と塩酸の反応により水素ガスが発生し、酸性溶液が生成されます。
- 塩酸を加える操作により亜鉛粉末と塩酸が反応し、水素ガスが発生します。この反応式はZn + 2HCl → ZnCl2 + H2です。
- 再び塩酸を加えるとZnCl2と水が反応し、塩酸が消費されます。このとき沈殿が生成されることで、操作に用いた水溶液はNaOHです。
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こんにちは。 １：希酸とは 塩酸、硫酸、硝酸は強酸（解離度が高い酸）。 硝酸や濃硫酸などの強い酸化力を持つ酸以外の酸をイオン化傾向関連の分野では希酸と呼んでいます。 ですから、塩酸でもイオン化傾向（酸化還元の分野）の観点からなら金属との反応には問題ないと捉えることができます。 ２：考え方は人それぞれなのですが、化学式はあくまで数式と同じようなもので、丸暗記だけではなく、式の成り立ち、何故沈殿が発生するのか、ということを理解されておかれた方が良いと思います。（組み合わせパズルのようなもの、と認識してください） そうすればわざわざ何と何でこれが発生・・・と覚えなくてもいいんです。 化学式は係数が二分の一などとなることを避け過不足なく式を満たさなければならない（分子として安定させる） と、言うのを高１くらいで習いませんでしたか？ その概念を用います。 Zn＋HCｌ→ZnCl＋H・・・・i式 まずi式について 右辺のHですが、安定分子にするにはH2としなければなりませんので、H2と書きます。 Zn＋HCｌ→ZnCl＋H２ すると、左辺とHの数において釣り合いが取れないため左辺のHCLの係数を２倍します。 Zn＋２HCｌ→ZnCl＋H２ ここで、左辺のClが２個存在するのに対し、右辺のCｌは１個しか存在しません。 そこで、 Zn＋２HCｌ→ZnCl２＋H２ これで釣り合いのとれた化学式が完成します。 次にH2は気化して消えたとみなします。残った化学式ZnCl２に何か（今回の解答NaoH）を加えた式を書きます。 ZnCl２＋２NaOH→２NaCl ＋Zn(OH)２ Zn(OH)２・・・沈殿物 ３：HCｌを選択しない理由ですが、最初にHCｌを加えていますよね。 同じHCｌを再び加えたところで生成される物質（ZnCl２）は変わりません。 納得いかなければZnCl2＋HCｌ→ という化学式を解いてみてください。おそらく無理だと思われます。（化学式としての釣り合いが取れない） ４：酸化還元反応です。 というより、無機化学はほぼ酸化還元の概念です。 酸化還元と化学式の考え方の解説サイトがありましたので参考URLに載せておきます。 リンク先の方が丁寧かつイオン化傾向云々にも注目して化学反応式を解説していますので納得がいかれると思います。
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- windwald
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化学の学習方法について話題に出ましたので、本題ではありませんが書かせてください。 化学の学習方法は英語のようなものです。 長文読解をするときに、「この文の和訳を覚えていない」「この文章のテーマは習っていません」などと言うでしょうか？ 覚えるべきは単語の意味・使用方法、理解するべきは文法、英語話者のもののとらえ方です。 化学においても同じです。物質の性質を知り、その法則を理解することです。 今回のご質問はいずれも英語で言うところの「文の訳を覚えていないからできません」という、 ベクトルのずれた疑問点になってしまっています。 (1)で、薄い酸と金属で水素が発生するとわかっていれば、塩酸だとどうなのか悩まないでしょう。 塩酸が酸の一種であり、亜鉛が(水素よりイオン化傾向の大きい)金属の一種であることが見抜くのは常識的判断力によります。 (2)「水素の発生の『化学式』」というものは存在しません。 化学式は「物質」を書いたもの、水素の発生という「現象」を表すことはできません。 化学反応という現象は「化学反応式(略して反応式)」で表すことができます。 ほかの方も指摘されていますが、化学反応式は覚えるものではなく作るものです。 亜鉛Znが水素イオンH^+によって酸化され、亜鉛イオンZn^2+と単体の水素H2になると言う反応が起きたのです。 この反応が起きるかどうかは「イオン化傾向」をきちんと理解していることが必要です。 ある2種の金属が片方は単体、片方が陽イオンであるとき、 イオン化傾向が大きい方が最終的にイオンになって残る、小さい方は単体になって残る、と(高校の範囲では) イオン化傾向は亜鉛の方が大きいので、亜鉛がイオンになって残ります。 後は亜鉛のイオンはZn^2+であることを覚えておく(または12族なので価電子が2個だと言うことから判断する)。 (3)塩酸を使って溶液ができたのになぜ塩酸を選ぶのでしょう。もうこれは理解に苦しみます。 (4)「おそらくそう」というわりに、根拠がありませんよね。 根拠を大事になさってますか？最初の話と重なりますが、結論だけ知っていてもどないしようもないんですよ。 以上耳にいたいであろう話をしました。
お礼
回答ありがとうございます。 化学反応式と化学式の違いはよくわかっていなかったのでこれから気をつけます。 厳しいご指摘が多かったですが、これを糧により一層の精進を重ねて行きたいと思います。
- NiPdPt
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まず、認識すべきこととして、基本的な知識が不足しています。それと関係するでしょうが、考え方も理解できていません。 (1)に関しては、亜鉛と硫酸の反応からの連想でわからなければなりませんし、亜鉛と硫酸の反応がわからないのであれば、センター試験を受けられるレベルに達していません。 (2)覚える必要は必ずしもありませんけど、考えてわからないならダメです。そのレベルの知識がなければ問題が解けるわけがありません。Zn2+があることは常識でわかる程度の知識は必要です。金属が酸に溶ければ塩ができるのは当たり前のことです。亜鉛の塩ができるのであれば、Zn2+ができるのも当たり前ですし、それを当たり前と思えないのは学力不足です。元々、亜鉛があったわけですから、それが気体の発生とともにどこかに出て行ってしまうわけがありません。これは常識でわかるはずですし、わからないようなら論外です。だとすれば、固体の亜鉛の化合物か、そうでなければZn2+になるとしか考えられません。 (3)HClがダメなのでは、生じるZnCl2が水に溶けるからダメです。これも知っておくべきことです。H2SはZnSを生じる可能性はありますが、これができるのは塩基性条件に限られます。これも知っておくべきことです。結局、ここでは生じるものが水に溶けるかどうかの問題になります。なので、水溶性に関する知識がなければ解けません。 (4)酸化還元反応ではありません。酸化数が変化しているわけではありませんから。 結局、知識が決定的に不足しています。上記のこと知らなければ解けるわけがないことを納得すべきですし、知識もなしに考えてわかるはずがないことも納得すべきです。
お礼
回答ありがとうございます。
- ORUKA1951
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＞2)また、私は水素の発生の化学式は覚えておらず、この物質とあの液体で・・・が発生する、という覚え方をしています。 それじゃ歴史の年代を覚えるのと一緒、100種類の化合物どおしの反応を覚えようとしたら10000通り覚えなきゃならない。化学は科学ですから、暗記だけでは点は取れません。理論的な内容を理解して、それを用いないと解く事は出来ません。理屈を理解していたら解ける筈です。 [質問] 試験管内で亜鉛粉末に対し塩酸を加え、気体が発生した。 金属は酸と反応して水素ガスを発生する----金属の性質 なぜそうなのかは、周期表の族と電子軌道の関連を理解していなければなりません。 対する非金属元素と比較して その後、前述の試験管内で酸性溶液が生成された。 沈殿が出来たとは書いてない!!! 試験管に対しある操作を行った。 すると、沈殿が生成された。操作に用いた水溶液を述べよ。 塩酸を加えて、「酸性溶液が生成された。」ですから、 [NaOH | H₂S | HCl] の中から、HClは最初に除外されます。 ついで、H₂Sは、水素Hと硫黄との化合物ですが、これは気体です。硫化水素は毒性のある気体で、覚えておかなければならない気体なので、私は生徒には実際にその気体の臭気を嗅がせ、遭遇したときの対処の方法も指導しています。--あなたもH₂Sは知っているはず。少なくとも気体であることは。硫化水素も排除されます。 残るのはNaOHだけです。 ★どの参考書にもそのように書いてあると思うのですが、 金属は酸と反応して水素を発生すると書いてあります。この問題を解くのにそれ以上の知識は不要です。「この物質とあの液体で・・・が発生する」は、必ずなぜかと、反応式も書けるようになっていないとなりません。少なくとも亜鉛と塩酸の反応式は書けるはずです。亜鉛は典型元素ですからね。Znは12族ですから、2価の陽イオンになります。よってZnCl₂。 ★ここではZn²⁺が残ることを理解して欲しいようです。これは常識的に考えろということなのでしょうか？ そうですが、質問文にも、ご丁寧に書いてある「酸性溶液が出来た」と ★ZnCl₂という物質が生成されそうな気がします。実際、両性元素のところではそういうふうに習いました。 「両性金属とは、酸とも塩基とも反応する物質」です。言い換えると金属は酸と反応するので、塩基とも反応する金属のことです。 当然、良性金属は酸と反応しますが、それが沈殿するか電解質として水中に溶液として存在するかは別問題です。 ★NaOHとZn2+の反応は酸化還元反応でしょうか？ 酸化・還元反応とは、電子の移動を伴い必ず同時に起きます。 酸化とは 1) 酸素と反応すること 2) 水素を奪われること 3) 電子を失うこと とこの順番で学んだはずです。NaOH + ZnCl₂の反応で電子の移動はありませんから、酸化還元反応ではありません。酸と塩基の反応です。一種の中和反応 化学の学び方に根本的な間違いがありそうです。きちんと筋道をたどって、理論的に考えられるように、最初から復習されることを薦めます。いまのような考え方では、決して先に進むことは出来ません。
お礼
回答ありがとうございます。 >>当然、良性金属は酸と反応しますが、それが沈殿するか電解質として水中に溶液として存在するかは別問題です。 よくわかりました。
お礼
回答ありがとうございます。 参考サイトは今後、有効に参照させていただきます １については分かりました。というか、希酸の定義を自分で調べてから質問するべきでした。 ２丸暗記に偏っているのはその通りです。反省し、なるべく改めたいと思います。何故沈殿が発生するのかっていうのは単に水に解けないから・・・じゃないんでしょうか？ ３HClを選択しない理由はよくわかりました。 ４参考サイトに「反応式中の元素の酸化数が、反応前後で変化しているかを調べる」との記述があり、これに従うと、 2NaOH + Zn^2+ + 2Cl^- →ZnCl2 + Na^+ Cl^+ のなかで酸化数が変化しているものはないような気がしますが・・・？