無機物質(知識)の問題
ある金属元素 M について、次の 、 のことがわかっている。
M の単体は、希塩酸にも水酸化ナトリウム水溶液にも、水素を発生しながら溶ける。
M のイオンを含む水溶液にアンモニア水を少量加えると白色の沈殿が生じ、さらにアンモニア水を過剰に加えると、この沈殿は溶けて無色の水溶液になる。
M として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア アルミニウム
- イ 鉛
- ウ マグネシウム
- エ 亜鉛
- オ スズ
この問題で使うもの
- 両性金属と不動態(説明と入口の問題)
- 錯イオン(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)
この問題を解けるようになるまで(25 技能)
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ヒント
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ヒント 1
まず から、酸にも強塩基にも溶ける金属(両性金属)はどれかを考え、候補をしぼろう。
ヒント 2
両性金属の水酸化物のうち、過剰のアンモニア水に錯イオンをつくって溶けるものは限られている。水酸化ナトリウム水溶液に溶けることと、アンモニア水に溶けることは別であることに注意しよう。
ヒント 3
マグネシウムは両性金属でなく、鉛は希塩酸にほとんど溶けないので除かれる。残りのアルミニウム・亜鉛・スズのうち、水酸化物が過剰のアンモニア水に溶けて無色の錯イオンになるものを考えればよい。
答えと解説
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エ
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解説を読む
酸にも強塩基の水溶液にも水素を発生して溶ける金属は両性金属であり、アルミニウム・亜鉛・スズ・鉛が代表例である。ただし鉛は、希塩酸とは表面に水に溶けにくい塩化鉛(II) ができるため、ほとんど溶けない。また、マグネシウムは希塩酸には溶けるが、両性金属ではないので水酸化ナトリウム水溶液には溶けない。したがって を満たすのは、アルミニウム・亜鉛・スズである。
アンモニア水を少量加えると、水酸化物の白色沈殿が生じる。亜鉛の場合は
となり、アンモニア水を過剰に加えると、テトラアンミン亜鉛(II)イオンという無色の錯イオンをつくって溶ける。
一方、水酸化アルミニウム は過剰の水酸化ナトリウム水溶液には溶けるが、過剰のアンモニア水には溶けない。スズの水酸化物も過剰のアンモニア水には溶けない。したがって、 と をともに満たすのは亜鉛だけである。
各選択肢について:
- ア アルミニウムは を満たすが、 は過剰のアンモニア水に溶けないので を満たさない。
- イ 鉛は希塩酸とは表面に ができてほとんど溶けないので を満たさない。また水酸化物は過剰のアンモニア水に溶けないので も満たさない。
- ウ マグネシウムは両性金属ではなく、水酸化ナトリウム水溶液に溶けないので を満たさない。 も過剰のアンモニア水に溶けない。
- エ 亜鉛は 、 をともに満たす。正しい。
- オ スズは を満たすが、水酸化物は過剰のアンモニア水に溶けないので を満たさない。
よって答えはエである。
別解
(1) 希塩酸にも NaOH 水溶液にも水素を発生して溶ける単体は両性金属で、Al, Zn, Sn, Pb が該当する。Mg は希塩酸には溶けるが NaOH 水溶液には溶けない。よってウは除外。
(2) アンモニア水を少量加えると白色沈殿が生じ、過剰に加えると、沈殿がアンミン錯イオンをつくって溶ける。
- Al: Al(OH)3 の白色沈殿は過剰のアンモニア水に溶けない。
- Zn: Zn(OH)2 の白色沈殿は過剰のアンモニア水に をつくって溶け、無色の水溶液になる。
- Pb: Pb(OH)2 の白色沈殿は過剰のアンモニア水に溶けない。
- Sn: Sn(OH)2 の白色沈殿は過剰のアンモニア水に溶けない。
両方の条件を満たすのは亜鉛。答えはエ。