溶液の性質(知識)の問題
塩化ナトリウムの結晶を水に入れると、結晶はよく溶ける。塩化ナトリウムが水に溶けるしくみについての説明として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア ナトリウムイオンは水分子の水素原子側に、塩化物イオンは水分子の酸素原子側に引きつけられ、それぞれ水分子に取り囲まれて水中に散らばっていく。
- イ 塩化ナトリウムは水中で電離せずに 分子となり、その分子が水分子と水素結合をつくって水中に散らばっていく。
- ウ ナトリウムイオンは水分子の酸素原子側に、塩化物イオンは水分子の水素原子側に引きつけられ、それぞれ水分子に取り囲まれて水中に散らばっていく。
- エ 水分子は無極性分子であり、分子全体でイオンを均等に引きつけることで、結晶からイオンを引き離していく。
- オ 塩化ナトリウムがイオンに分かれて溶媒分子に取り囲まれるしくみは、水だけでなくヘキサンのような無極性の溶媒でも同じようにはたらくので、塩化ナトリウムはヘキサンにもよく溶ける。
この問題で使うもの
- 溶解のしくみ(水和)と極性による溶けやすさ(説明と入口の問題)
- 分子の形と極性(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(11 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
水分子の極性と、イオンが水分子に取り囲まれる「水和」のしくみを思い出そう。
ヒント 2
水分子では酸素原子がわずかに負、水素原子がわずかに正の電荷を帯びている。陽イオン・陰イオンはそれぞれ反対符号の電荷をもつ側を引きつける。
ヒント 3
水を無極性とするもの、NaCl が分子として溶けるとするもの、無極性溶媒にも溶けるとするものは除ける。残る 2 つは、イオンに向く水分子の原子の向きで判断しよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
水分子 は折れ線形の極性分子で、電気陰性度の大きい酸素原子がわずかに負()、水素原子がわずかに正()の電荷を帯びている。塩化ナトリウムの結晶を水に入れると、結晶表面のイオンに水分子が静電気的に引きつけられる。
- 陽イオンである には、水分子の負に帯電した酸素原子側が向く。
- 陰イオンである には、水分子の正に帯電した水素原子側が向く。
こうしてイオンが水分子に取り囲まれ(水和)、結晶から離れて水中に拡散していく。よって、正しいのはウである。
- ア 誤り。向きが逆である。正電荷をもつ が正に帯電した水素原子側に引きつけられることはない。
- イ 誤り。塩化ナトリウムはイオン結晶であり、水中では と に電離して、それぞれ水和されて溶ける。 分子として溶けるのではない。
- エ 誤り。水分子は極性分子である。酸素原子側と水素原子側に電荷の偏りがあるため、陽イオン・陰イオンをそれぞれ別の側で引きつけることができる。
- オ 誤り。ヘキサンは無極性分子なので、イオンを引きつけて取り囲むことができない。そのため、塩化ナトリウムのようなイオン結晶はヘキサンにはほとんど溶けない。一般に、極性の大きい物質は極性溶媒に、無極性の物質は無極性溶媒に溶けやすい。
別解
水分子は極性分子で、酸素原子が負(δ-)、水素原子が正(δ+)に帯電している。したがって陽イオンの Na+ は酸素原子側に、陰イオンの Cl- は水素原子側に引きつけられ、水和されて水中に散らばる。ア: 向きが逆で誤り。イ: NaCl は水中で電離し、NaCl 分子は存在しない。誤り。ウ: 正しい。エ: 水分子は極性分子である。誤り。オ: ヘキサンは無極性溶媒でイオンを水和のように安定化できず、NaCl はほとんど溶けない。誤り。よって正解はウ。