無機物質(知識)の問題
硝酸アルミニウム と硝酸亜鉛 をともに含む無色の水溶液がある。この水溶液にある試薬を加えたところ、一方の金属イオンだけが白色の沈殿となり、もう一方の金属イオンは水溶液中に残ったので、ろ過によって 2 種類の金属イオンを分離することができた。加えた試薬として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 希塩酸
- イ 過剰の水酸化ナトリウム水溶液
- ウ 少量の水酸化ナトリウム水溶液
- エ 過剰のアンモニア水
- オ 希硫酸
この問題で使うもの
- 金属イオンの沈殿反応(説明と入口の問題)
- 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)
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
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
アルミニウムと亜鉛の水酸化物が、過剰の塩基(水酸化ナトリウム水溶液・アンモニア水)に溶けるかどうかの違いを使う。
ヒント 2
と はどちらも両性水酸化物だが、アンモニアと錯イオンをつくるのは一方だけである。
ヒント 3
希塩酸・希硫酸ではどちらのイオンも沈殿せず、少量の水酸化ナトリウム水溶液ではどちらも沈殿する。残る 2 つで、一方だけが溶けるのはどちらかを考える。
答えと解説
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エ
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解説を読む
と は、どちらも塩基を少量加えると白色の水酸化物 、 の沈殿を生じる。違いは、過剰の塩基を加えたときのふるまいにある。
- も も両性水酸化物なので、過剰の水酸化ナトリウム水溶液にはどちらも溶ける(、 になる)。
- 過剰のアンモニア水には、 はテトラアンミン亜鉛(II)イオン をつくって溶けるが、 は溶けない。
よって、過剰のアンモニア水を加えると、 だけが白色沈殿として残り、 は として水溶液中に残るので、ろ過で分離できる。答えはエである。
各選択肢について:
- ア 、 はどちらも水に溶けるので、希塩酸ではどちらも沈殿しない。
- イ 、 はどちらも過剰の水酸化ナトリウム水溶液に溶けるので、どちらも沈殿として残らない。
- ウ 少量の水酸化ナトリウム水溶液では、 と の両方が沈殿するので分離できない。
- エ 正しい。
- オ 、 はどちらも水に溶けるので、希硫酸ではどちらも沈殿しない。
別解
ア 希塩酸: AlCl3、ZnCl2 はいずれも水に溶け、沈殿しない。誤り。
イ 過剰の NaOH 水溶液: Al(OH)3 も Zn(OH)2 も両性水酸化物で、過剰の強塩基に [Al(OH)4]^- 、[Zn(OH)4]^{2-} として溶け、沈殿は残らない。誤り。
ウ 少量の NaOH 水溶液: Al(OH)3、Zn(OH)2 とも白色沈殿になり、両方が沈殿するので分離できない。誤り。
エ 過剰のアンモニア水: Al^{3+} は Al(OH)3 の白色沈殿となり、過剰でも溶けない。Zn^{2+} は最初 Zn(OH)2 の白色沈殿を生じるが、過剰のアンモニア水では錯イオン [Zn(NH3)4]^{2+} をつくって溶ける。したがって Al だけが沈殿し分離できる。正しい。
オ 希硫酸: Al2(SO4)3、ZnSO4 はともに水に溶け、沈殿しない。誤り。
よってエ。