高校レベルの無機化学の問題

質問

以下の問題を教えて下さい。高校レベルの知識です。

次の6つの実験を行った。
実験1：強酸Eを銅に加えて加熱すると気体Hが発生した。
実験2：強酸Fを銅に加えると気体Iが発生した。
実験3：強酸Gを酸化マンガン（IV)に加えて加熱すると気体Jが発生した。
実験4：強酸Eを塩化ナトリウムに加えて加熱すると気体Kが発生した。
実験5：強酸EまたはGを水で1mol/Lに希釈した後、硫化鉄（II）に加えると気体Lが発生した。
実験6：強酸Fを水で1mol/Lに希釈した後、銅に加えると気体Mが発生した。
ただし、強酸E、F、Gは、濃塩酸、濃硫酸、濃硝酸のいずれかであり、気体H～Mは水蒸気以外の気体とする。

（1）　強酸E,F,Gはそれぞれ濃塩酸、濃硫酸、濃硝酸のどれに該当するか。
（2）　発生する気体H～Mの化学式をそれぞれ答えよ。

解説も込みで回答お願いします。（特に強酸の判別方法について）

よろしくお願いいたします。

回答No.2

htms42

出てくる酸は「塩酸」、「硫酸」、「硝酸」の３つです。
教科書に必ず詳しい説明が出てきています。
まず、これらの酸の性質、反応を整理して、比較、対照できるような表を作ってみることです。
Ｅ、Ｆ、Ｇはすべて「濃」と指定されていますので「濃」、「希」での性質の違いにも注目する必要があります。酸の単元だけではなくて関連する物質の性質、製法の出てくる単元も合わせて調べます。
ＨＣｌであればＣｌ２、Ｈ２ＳＯ４であればＳＯ２，ＨＮＯ３であればＮＯ，ＮＯ２などです。これらはたいてい別の単元に出てきています。反応の相手として銅、塩化ナトリウムＮａＣｌ，酸化マンガン（IV）ＭｎＯ２、硫化鉄（II）が出てきています。これも別の単元に出てきています。
関連する内容、物質が教科書のあちこちに出てくるのです。
金属と酸の反応自体、酸化・還元反応ですから酸・塩基の単元だけを見ていても酸の反応全体をカバーすることはできません。イオン化傾向も関係してきます。

教科書にあちこちに書かれていることを１つの立場でまとめなおすという作業が必要です。
こういう影の作業を地道にやっている人が化学ができるようになる人です。

こんなことやってられない、質問して答えを教えてもらったほうが速いと思っているのであればいつまでたってもできるようにはならないでしょう。

実験１，２
銅と反応する可能性のあるのは濃硫酸、濃硝酸です。
濃硝酸はそのままで反応してＮＯ２が発生します。
濃硫酸が反応するためには加熱が必要です。教科書では「熱濃硫酸」の反応という言葉で出てきます。ＳＯ２が発生します。
これでＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ、Ｉは決まりました。

少し教科書を見るだけでこれだけはわかるはずです。
白紙の状態で質問するというのはおかしいのです。

お礼

回答ありがとうございます。
確かにいろいろな範囲の知識を自分なりにひとつに集約するということが大切ですね。
一応自分でも、一部はわかっていたのですが、白紙の状態からのほうが、回答する側も自分の順序を立ててときやすいと思いましたし、私も、回答者の回答順序を知って学びたいなと思ったのでこのような質問となりました。
忠告は参考にいたします。ありがとうございました。

回答No.1

atomn_hsd

自信はありませんが一応解いたので…
実験6について、銅は希酸と反応しています。希酸なのにこういった振る舞いをするのは、３つのうちでは硝酸しかいないでしょう。F = HNO3
希硝酸と銅の反応は有名ですね。またFは実験2で、濃バージョンでも銅と反応していることから決定的でしょう。
つまり、実験5で使っている希酸は塩酸か硫酸ですね。どちらも酸化力をもたない酸ですから、酸化還元ではないと予想できますが、硫化鉄ときたら弱酸遊離かなあと見当をつけて、H2Sが発生していると考えると矛盾しないと思います。
ここで、実験1を見ると、E(濃)は銅と反応できます。濃硫酸と銅の反応は有名ですから、E = H2SO4と仮定して、Gが出てくる実験3を見ると、濃塩酸+酸化マンガン(IV)で塩素発生の反応を思い出します。G = HCl
最後に実験4を見ると、濃硫酸とNaClですが、これは、不揮発性の酸+塩で揮発性の酸が逃げる反応の典型例(ここではHCl発生)だなあと思い出して、確かにつじつまが合うと確認できると思います。
E　濃硫酸　　F　濃硝酸　　G　濃塩酸
どの実験から考え始めるかは、人それぞれあると思います。

お礼

回答ありがとうございます。
さまざまな範囲の知識が必要になりますね。
考え方の解説は参考になりました。