酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題
金属と水・酸との反応について述べた次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜オのうちから 1 つ選べ。
銅は水素よりもイオン化傾向が小さいので、希硫酸には溶けない。しかし、銅を熱濃硫酸に入れると、銅は溶けて気体 [ a ] が発生する。一方、マグネシウムは常温の水とはほとんど反応しないが、熱水とは反応して水酸化マグネシウムが生じ、気体 [ b ] が発生する。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 水素 | 酸素 |
| イ | 水素 | 水素 |
| ウ | 二酸化硫黄 | 水素 |
| エ | 二酸化硫黄 | 酸素 |
| オ | 二酸化窒素 | 水素 |
この問題で使うもの
- 金属のイオン化傾向と水・酸との反応（説明と入口の問題）
- 酸化力のある酸と不動態（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（14 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
金属のイオン化傾向と、酸化力のある酸（熱濃硫酸・硝酸）が金属と反応するときに何が還元されるかを思い出そう。
ヒント 2
水素よりイオン化傾向が小さい銅を溶かすとき、発生する気体は酸の ではなく、酸化力のある酸の分子（ここでは硫酸）が還元されてできる。また、金属が水と反応するとき、還元されるのは水である。
ヒント 3
b は金属が水を還元して生じる気体なので、酸素を選んでいるア・エは除ける。また a は硫酸が還元されて生じる気体なので、水素や窒素を含む気体を選んでいるものも除ける。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
空欄 a：銅はイオン化傾向が水素より小さいので、希硫酸の によっては酸化されず、水素は発生しない。しかし、熱濃硫酸は強い酸化力をもつため、銅を酸化して溶かす。このとき硫酸自身は還元されて二酸化硫黄 になる。
よって a は「二酸化硫黄」である。
空欄 b：マグネシウムは常温の水とはほとんど反応しないが、熱水とは反応して水素を発生する。
よって b は「水素」である。
したがって、正しい組み合わせはウである。
ほかの選択肢について
- ア：a を水素としている点、b を酸素としている点が誤り。銅は水素よりイオン化傾向が小さく、酸から水素を発生させない。また、金属が水と反応して発生する気体は水素である。
- イ：a を水素としている点が誤り。熱濃硫酸と銅の反応では、硫酸が還元されて二酸化硫黄が発生する。
- エ：b を酸素としている点が誤り。マグネシウムは水を還元して水素を発生させる。
- オ：a を二酸化窒素としている点が誤り。二酸化窒素は銅と濃硝酸の反応で発生する気体であり、硫酸からは生じない。
別解
銅は熱濃硫酸と のように反応し、二酸化硫黄が発生する(a は二酸化硫黄)。マグネシウムは熱水と のように反応し、水素が発生する(b は水素)。
各選択肢: ア a が水素で誤り。イ a が誤り。ウ a 二酸化硫黄・b 水素で正しい。エ b が酸素で誤り。オ a が二酸化窒素で誤り(二酸化窒素は銅と濃硝酸の反応で発生する)。答えはウ。