酸と塩基(知識)の問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。
硫化鉄(II) に希硫酸を加えると、気体の a が発生する。これは、弱酸の塩に強酸を加えると、弱酸が遊離する反応の例である。また、硝酸ナトリウム に濃硫酸を加えて加熱すると、硝酸 が得られる。このような方法で硝酸が得られるのは、硫酸が b の酸だからである。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 水素 | 不揮発性 |
| イ | 二酸化硫黄 | 揮発性 |
| ウ | 硫化水素 | 不揮発性 |
| エ | 水素 | 揮発性 |
| オ | 硫化水素 | 揮発性 |
| カ | 二酸化硫黄 | 不揮発性 |
この問題で使うもの
- 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 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
a は「弱酸の塩 + 強酸 → 強酸の塩 + 弱酸」、b は「揮発性の酸の塩 + 不揮発性の酸 → 揮発性の酸」という 2 つの反応の型を使う。
ヒント 2
硫化鉄(II) はどの弱酸の塩かを考える。また、加熱したときに反応する混合物から出ていく酸と、残る酸はそれぞれどちらかを考える。
ヒント 3
は を含むので、遊離する弱酸は硫黄と水素からなる物質である。これで a の候補は 1 つに絞れる。あとは、加熱で出ていくのが硝酸であることから、加える側の硫酸がどんな性質をもつ必要があるかで b を決める。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
a について
硫化鉄(II) は弱酸である硫化水素 の塩である。これに強酸の希硫酸を加えると、弱酸の硫化水素が遊離して気体として発生する。
水素 は鉄などの金属の単体に希硫酸を加えたときに発生する気体であり、硫化鉄(II) からは発生しない。二酸化硫黄 は亜硫酸塩に強酸を加えたときや、銅に熱濃硫酸を加えたときに発生する気体であり、この反応では発生しない。よって a は「硫化水素」である。
b について
硫酸は沸点が高い不揮発性の酸であり、硝酸は揮発性の酸である。揮発性の酸の塩に不揮発性の酸を加えて加熱すると、揮発性の酸が気体となって出ていくため、反応が右向きに進み、揮発性の酸が得られる。
もし硫酸が揮発性であれば、加熱したときに硫酸自身も気体となって出ていってしまい、硝酸だけを取り出すことはできない。硫酸が加熱しても出ていかない不揮発性の酸であるから、この方法で揮発性の硝酸が得られる。よって b は「不揮発性」である。
以上より、a が硫化水素、b が不揮発性の組み合わせのウが正解である。
- ア・エ:a の水素が誤り。
- イ・カ:a の二酸化硫黄が誤り。
- オ:b の揮発性が誤り(揮発性なのは硝酸で、硫酸は不揮発性)。
別解
FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S より、希硫酸を加えると発生する気体 a は硫化水素 (弱酸の遊離)。二酸化硫黄は亜硫酸塩に強酸を加えたときに発生する気体で、水素は FeS と希硫酸の反応では発生しない(金属の鉄に希硫酸を加えたときに発生する)。
NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3 は、揮発性の酸の塩に不揮発性の酸を加えて加熱し、揮発性の酸を遊離させる反応である。濃硫酸は不揮発性の酸なので、b は不揮発性。
選択肢の確認: ア(水素)a が誤り。イ a・b ともに誤り。ウ a=硫化水素、b=不揮発性で正しい。エ a・b ともに誤り。オ b が誤り。カ a が誤り。
答えはウ。