無機物質(知識)の問題
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。
| a | b | |
|---|---|---|
| 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
- 気体の製法・捕集方法・乾燥剤(説明と入口の問題)
- 窒素・リンとその化合物(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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- 原子量・分子量・式量
- 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。