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無機物質(知識)の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校化学 無機物質(知識)

塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を試験管に入れて加熱し、アンモニアを発生させた。発生したアンモニアは a で捕集する。また、発生したアンモニアに含まれる水蒸気を除くための乾燥剤としては b を用いる。

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〜オから 1 つ選べ。

ab
ア下方置換ソーダ石灰
イ上方置換ソーダ石灰
ウ上方置換濃硫酸
エ水上置換塩化カルシウム
オ上方置換塩化カルシウム

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(35 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 原子・分子と化学式
  2. 原子の構造と同位体
  3. 電子配置と価電子
  4. 周期表と周期律
  5. 実験器具の使い方と安全
  6. 気体の発生方法・性質・集め方
  7. 分解と化合(化学変化の種類)
  8. 酸化と還元
  9. イオンと電離・電解質
  10. 酸化・還元の定義
  11. 酸化数と酸化・還元の判定
  12. 酸化剤と還元剤
  13. ハロゲンと貴ガス
  14. 酸化剤にも還元剤にもなる物質
  15. 純物質と混合物・単体と化合物・同素体
  16. 酸素・硫黄とその化合物
  17. 力の種類とはたらき
  18. 静電気・放電と電子
  19. 化学電池と金属のイオンへのなりやすさ
  20. 金属のイオン化傾向と水・酸との反応
  21. 酸化力のある酸と不動態
  22. 窒素・リンとその化合物
  23. イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
  24. イオン結合と金属結合
  25. 共有結合と配位結合
  26. 分子の形と極性
  27. 分子間力と沸点
  28. 結晶の種類と性質
  29. 炭素・ケイ素とその化合物
  30. 酸・アルカリと中和・指示薬
  31. アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義
  32. 酸・塩基の価数・強弱と電離度
  33. 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離
  34. 原子量・分子量・式量
  35. 気体の製法・捕集方法・乾燥剤

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

捕集方法は気体の水への溶けやすさと空気との重さの比較で、乾燥剤は気体と乾燥剤の酸性・塩基性の組み合わせで決まる。

ヒント 2

アンモニアは水に非常によく溶け、分子量は で空気(平均分子量約 )より軽い。また、アンモニアは塩基性の気体である。

ヒント 3

a の条件から下方置換・水上置換の選択肢は除ける。残った選択肢のうち、塩基性の気体と反応しない乾燥剤はどれかを考えよう。塩化カルシウムには、アンモニアと反応するという例外がある。

答えと解説

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イ

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解説を読む

アンモニアは、塩化アンモニウム(弱塩基の塩)と水酸化カルシウム(強塩基)を加熱すると発生する。

a(捕集方法) アンモニアは水に非常によく溶けるので、水上置換では捕集できない。また、分子量が で空気の平均分子量(約 )より小さく、空気より軽いので、上方置換で捕集する。

b(乾燥剤) アンモニアは塩基性の気体なので、酸性の乾燥剤(濃硫酸・十酸化四リン)とは中和反応してしまい使えない。また、中性の乾燥剤である塩化カルシウムは、アンモニアと反応して のような化合物をつくるので使えない。そこで、塩基性の乾燥剤であるソーダ石灰(酸化カルシウムと水酸化ナトリウムの混合物)を用いる。

よって、正しい組み合わせはイである。

ほかの選択肢について
- ア:アンモニアは空気より軽いので、下方置換は誤り(b は正しい)。
- ウ:濃硫酸は酸性の乾燥剤で、塩基性のアンモニアを吸収してしまうので誤り(a は正しい)。
- エ:アンモニアは水に非常によく溶けるので水上置換は誤り。また、塩化カルシウムはアンモニアと反応するので乾燥剤として使えない。
- オ:塩化カルシウムは中性の乾燥剤だが、アンモニアとは例外的に反応するので使えない(a は正しい)。

別解

アンモニアは空気より軽い(分子量 17 < 空気の平均分子量 約 29)ので上方置換で捕集する。水に非常によく溶けるので水上置換は使えず、下方置換は空気より重い気体に用いる方法なので不適。乾燥剤については、アンモニアは塩基性の気体なので、酸性の乾燥剤(濃硫酸、十酸化四リン)とは反応して吸収されてしまい使えない。また塩化カルシウムは をつくってアンモニアを吸収するため使えない。塩基性の乾燥剤であるソーダ石灰(酸化カルシウムと水酸化ナトリウムの混合物)を用いる。
ア: 下方置換が誤り。イ: 上方置換・ソーダ石灰で正しい。ウ: 濃硫酸が誤り。エ: 水上置換・塩化カルシウムともに誤り。オ: 塩化カルシウムが誤り。
よって a は上方置換、b はソーダ石灰で、イ。

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