無機物質(知識)の問題
、、 の 3 種類の金属イオンを含む水溶液がある。この水溶液に希塩酸を十分に加えると白色沈殿が生じたので、これをろ過して除いた。次に、酸性のままのろ液に硫化水素を十分に通じると、金属イオン a が黒色の硫化物として沈殿したので、これもろ過して除いた。さらに、ろ液を煮沸して硫化水素を追い出したのち、アンモニア水を加えて塩基性にし、炭酸アンモニウム水溶液を加えると白色沈殿が生じた。この白色沈殿に含まれる金属元素の炎色反応の色は b である。
空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 青緑色 | |
| イ | 橙赤色 | |
| ウ | 橙赤色 | |
| エ | 黄緑色 |
この問題で使うもの
- 金属イオンの系統分離(説明と入口の問題)
- 金属イオンの沈殿反応(説明と入口の問題)
- アルカリ金属・アルカリ土類金属と炎色反応(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(26 技能)
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- 錯イオン
- アルカリ金属・アルカリ土類金属と炎色反応
- 金属イオンの沈殿反応
- 金属イオンの系統分離
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
各操作で、どのイオンがどんな沈殿をつくるかを順に考えよう。希塩酸・酸性での硫化水素・炭酸アンモニウムで沈殿するイオンの性質を使う。
ヒント 2
酸性の水溶液に硫化水素を通じて沈殿するのは、溶解度のきわめて小さい硫化物をつくるイオン( など)である。また、炎色反応の色は Li 赤色、Na 黄色、K 赤紫色、Ca 橙赤色、Sr 紅色、Ba 黄緑色、Cu 青緑色である。
ヒント 3
希塩酸で が沈殿し、残るのは と である。このうち酸性で硫化物として沈殿するほうが a、最後に炭酸塩として沈殿するほうの元素の炎色反応の色が b になる。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
希塩酸を加えたとき は塩化物イオンと反応して白色の塩化銀 として沈殿する。 と の塩化物は水に溶けるので、ろ液に残る。
酸性で硫化水素を通じたとき(a) 酸性の水溶液では硫化物イオンの濃度が小さいため、溶解度のきわめて小さい硫化物だけが沈殿する。 は酸性でも黒色の硫化銅(II) として沈殿する。一方、 は硫化物として沈殿しない。したがって a は である。
炭酸アンモニウムを加えたとき(b) 最後に残っているのは で、炭酸イオンと反応して白色の炭酸カルシウム が沈殿する。
カルシウムの炎色反応の色は橙赤色である。したがって b は橙赤色である。
よって、正しい組み合わせはウである。
ほかの選択肢について
- ア: は酸性で硫化水素を通じても沈殿しないので a が誤り。また、青緑色は銅の炎色反応の色であり、最後の白色沈殿に含まれるカルシウムの色ではない。
- イ:b の橙赤色は正しいが、a が誤り( は硫化物として沈殿しない)。
- エ:a は正しいが、黄緑色はバリウムの炎色反応の色であり、カルシウムの色(橙赤色)ではない。
別解
希塩酸で が白色の AgCl として沈殿し除かれる。酸性のまま硫化水素を通じると、酸性でも沈殿する CuS(黒色)が生じるので a は 。 は酸性では硫化物にならずろ液に残る。ろ液を煮沸して硫化水素を除き、アンモニア塩基性で炭酸アンモニウムを加えると の白色沈殿が生じる。Ca の炎色反応は橙赤色なので b は橙赤色。
選択肢: ア(Ca2+、青緑色)は a も b も誤り。イ(Ca2+、橙赤色)は a が誤り。ウ(Cu2+、橙赤色)は正しい。エ(Cu2+、黄緑色)は b が誤り(黄緑色は Ba、青緑色は Cu の炎色)。よって答えはウ。