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無機物質(知識)の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校化学 無機物質(知識)

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。

ab
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

この問題を解けるようになるまで(35 技能)
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一覧で見る(前提が先)
  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

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。

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