無機物質(知識)の問題
次の文を読み、気体 X の物質名を答えよ。
鉄粉と硫黄の粉末の混合物を加熱して得られる黒色の化合物に、希硫酸を加えると気体 X が発生する。X は無色で特有の腐卵臭をもつ有毒な気体で、空気より重く水に溶けるため、下方置換で捕集する。X を乾燥させるとき、濃硫酸は X を酸化してしまうため用いることができない。X の水溶液に二酸化硫黄を通じると、水溶液が白く濁る。また、X は湿らせた酢酸鉛(II)紙を黒変させる。
この問題で使うもの
- 酸素・硫黄とその化合物(説明と入口の問題)
- 気体の製法・捕集方法・乾燥剤(説明と入口の問題)
- 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離(説明と入口の問題)
- 酸化剤にも還元剤にもなる物質(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(35 技能)
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- 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離
- 原子量・分子量・式量
- 気体の製法・捕集方法・乾燥剤
ヒント
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ヒント 1
発生方法(弱酸の塩に強酸を加える反応)と、においや検出反応などの性質から気体を特定しよう。
ヒント 2
鉄と硫黄を加熱してできる黒色の化合物は硫化鉄(II)である。これに希硫酸を加えると、弱酸が遊離する。
ヒント 3
酢酸鉛(II)紙を黒変させるのは、硫黄を含む気体が鉛(II)イオンと黒色の沈殿をつくるからである。二酸化硫黄との反応で析出する白濁の正体(単体の硫黄)もあわせて考えよう。
答えと解説
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硫化水素
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解説を読む
鉄と硫黄を加熱すると硫化鉄(II) (黒色)が得られる。これに希硫酸を加えると、弱酸の塩と強酸の反応により
となり、硫化水素 が発生する。
各記述の確認:
- 硫化水素は無色・腐卵臭・有毒の気体である。分子量 で空気(平均分子量約 )より重く、水に溶けるので下方置換で捕集する。
- 硫化水素は還元性が強いため、酸化力のある濃硫酸で乾燥させることはできない(塩化カルシウムなどを用いる)。
- 二酸化硫黄と反応すると、硫化水素が還元剤、二酸化硫黄が酸化剤としてはたらき、 により硫黄が析出して白濁する。
- 酢酸鉛(II)と反応して黒色の硫化鉛(II) を生じるので、酢酸鉛(II)紙が黒変する。これは硫化水素の検出法として用いられる。
似た気体との違い: 二酸化硫黄 も無色・刺激臭・有毒で下方置換で捕集するが、腐卵臭ではなく、酢酸鉛(II)紙を黒変させない。また、二酸化硫黄は濃硫酸で乾燥できる。
別解
鉄と硫黄の混合物を加熱すると黒色の硫化鉄(II) FeS が得られる。FeS に希硫酸を加えると の反応で硫化水素が発生する。硫化水素は無色で腐卵臭をもつ有毒な気体で、空気より重く(分子量34)水に溶けるので下方置換で捕集する。還元性があるため濃硫酸で酸化されてしまい、乾燥には使えない。二酸化硫黄と反応すると で硫黄が生じて白濁する。また酢酸鉛(II)紙は PbS が生じて黒変する。以上すべてに合うので X は硫化水素。