無機物質(知識)の問題
実験室で塩素をつくるために、酸化マンガン(IV) に濃塩酸を加えて加熱した。
発生した気体には、塩素のほかに、濃塩酸から揮発した塩化水素と水蒸気が含まれている。そこで、発生した気体を、まず a を入れた洗気びんに通して塩化水素を除き、次に b を入れた洗気びんに通して水蒸気を除いてから、下方置換で捕集した。
空欄 a・b に入る物質の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜カから 1 つ選べ。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 水酸化ナトリウム水溶液 | 濃硫酸 |
| イ | 水 | ソーダ石灰 |
| ウ | 濃硫酸 | 水 |
| エ | 水 | 濃硫酸 |
| オ | 水酸化ナトリウム水溶液 | ソーダ石灰 |
| カ | 濃硫酸 | ソーダ石灰 |
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)
- ハロゲンと貴ガス(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
塩素・塩化水素の水への溶けやすさと、乾燥剤の液性(酸性・塩基性)の知識を使う。
ヒント 2
塩化水素は水に非常によく溶けるが、塩素は水に少ししか溶けない。塩素は酸性の気体なので、塩基性の物質とは反応する。
ヒント 3
塩基性の物質(水酸化ナトリウム水溶液・ソーダ石灰)を含む組み合わせは除ける。残った組み合わせで、水蒸気を最後に除けるかどうかを確かめる。
答えと解説
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エ
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解説を読む
a について: 塩化水素は水に非常によく溶けるが、塩素は水に少ししか溶けない。そのため、気体を水に通すと、塩素をあまり失わずに塩化水素だけを除くことができる。水酸化ナトリウム水溶液は塩基性なので、塩化水素だけでなく塩素(水と反応して酸を生じる)も吸収してしまい、不適である。濃硫酸は塩化水素を吸収しないので、塩化水素を除くことはできない。よって a は水である。
b について: 水に通したあとの気体には水蒸気が多く含まれるので、乾燥剤で水蒸気を除く。塩素は酸性の気体なので、乾燥剤には酸性の乾燥剤である濃硫酸を用いる。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)は塩基性の乾燥剤で、塩素と反応して吸収してしまうので不適である。また、水では水蒸気を除くことはできない。
順番について: 先に濃硫酸で乾燥させてから水に通すと、気体に再び水蒸気が加わってしまう。そのため、水 → 濃硫酸の順に通す。
各選択肢について:
- ア a の水酸化ナトリウム水溶液が塩素も吸収するので誤り。
- イ b のソーダ石灰が塩素を吸収するので誤り。
- ウ a の濃硫酸は塩化水素を除けず、b の水は水蒸気を除けないので誤り。
- エ 正しい。
- オ a・b ともに塩基性で、塩素を吸収するので誤り。
- カ a の濃硫酸は塩化水素を除けず、b のソーダ石灰は塩素を吸収するので誤り。
塩素は水に少し溶け、空気より重いので、下方置換で捕集する。
別解
塩化水素は水によく溶けるが、塩素は水に少ししか溶けないので、まず水に通して塩化水素を除く(a は水)。次に乾燥剤で水蒸気を除く。塩素は酸性の気体なので、塩基性の乾燥剤(ソーダ石灰)とは反応してしまい使えない。酸性の乾燥剤である濃硫酸を使う(b は濃硫酸)。
ア: NaOH水溶液は塩素とも反応するので誤り。イ: ソーダ石灰は塩素と反応するので誤り。ウ: 濃硫酸で塩化水素は除けず、最後が水では乾燥できない。誤り。エ: 水→濃硫酸で正しい。オ・カ: ソーダ石灰が不適で誤り。
よってエ。