金属とその化合物の、酸や塩基との反応について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 亜鉛 は、塩酸には溶けるが、水酸化ナトリウム水溶液には溶けない。
- イ アルミニウム は、塩酸にも水酸化ナトリウム水溶液にも溶けて、水素を発生する。
- ウ 鉄 は、濃硝酸に入れるとよく溶けて、二酸化窒素を発生し続ける。
- エ 水酸化アルミニウム は、水酸化ナトリウム水溶液を過剰に加えても溶けない。
Al・Zn・Sn・Pb が酸にも強塩基にも溶けること、Al・Fe などが濃硝酸で不動態になることを判定し、両性水酸化物の性質についての記述の正誤を判定できる
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アルミニウム Al・亜鉛 Zn・スズ Sn・鉛 Pb のように、酸とも強塩基とも反応して溶ける金属を両性金属といいます。この技能では、どの金属が強塩基の水溶液に溶けるか、どの金属が濃硝酸で不動態になって溶けないか、両性水酸化物(・ など)が過剰の試薬に溶けるかを判定します。金属と酸・塩基の反応を問う正誤問題で使います。
ふつうの金属は、酸の に電子を渡して陽イオンになり、水素を発生して溶けます(例: )。両性金属は、これに加えて強塩基の水溶液とも反応します。たとえば 、 のように、金属は が結合した錯イオン(テトラヒドロキシドアルミン酸イオン、テトラヒドロキシド亜鉛(II)酸イオン)となって溶け、水素が発生します。両性金属の酸化物(・)や水酸化物(・)も同じように、酸に対しては塩基として、強塩基に対しては酸としてはたらいて溶けます。これを両性酸化物・両性水酸化物といいます。一方、Fe や Cu などの両性でない金属やその水酸化物は、強塩基には溶けません。
両性水酸化物のうち、 は過剰のアンモニア水にも溶けて になりますが、 はアンモニア水には溶けません。アンモニア水は弱塩基で が少なく、 はアンモニアと錯イオンをつくらないからです。この違いは Al と Zn を見分けるのに使われます。
また、Al・Fe・Ni は濃硝酸に入れると、表面にち密な酸化物の膜ができて内部が守られ、それ以上反応しなくなります。この状態を不動態といいます。Al は塩酸や水酸化ナトリウム水溶液には溶けるのに濃硝酸には溶けない、という点に注意が必要です。Pb は両性金属ですが、塩酸や希硫酸とは表面に水に溶けにくい や ができるので、ほとんど溶けません。
記述の金属が両性金属(Al・Zn・Sn・Pb)かどうかを確かめる。
強塩基( 水溶液など)との反応の記述なら、両性金属だけが溶けて を発生し、Fe・Cu などは溶けないと判断する。
濃硝酸との反応の記述なら、Al・Fe・Ni は不動態になって溶けないことを確かめる(Pb は塩酸・希硫酸で表面に沈殿ができて溶けにくいことにも注意)。
水酸化物の記述なら、両性水酸化物(・ など)は過剰の に溶けること、過剰のアンモニア水に溶けるのは で は溶けないことを使う。
すべての選択肢を判定し、条件に合うものを選ぶ。
金属とその化合物に関する記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 鉄は、水酸化ナトリウム水溶液に溶けて水素を発生する。
イ アルミニウムは、濃硝酸に溶けて二酸化窒素を発生する。
ウ 亜鉛は、塩酸にも水酸化ナトリウム水溶液にも溶けて水素を発生する。
エ 水酸化アルミニウムは、過剰のアンモニア水に溶ける。
ア: 手順 1・2 を使う。Fe は両性金属ではないので、 水溶液には溶けない。誤り。
イ: 濃硝酸との反応なので手順 3 を使う。Al は濃硝酸で不動態となり溶けない。誤り。
ウ: 手順 1・2 より、Zn は両性金属で、、 のどちらでも水素を発生して溶ける。正しい。
エ: 水酸化物の記述なので手順 4 を使う。 は過剰のアンモニア水には溶けない(溶けるのは )。誤り。
よって正しいのはウ。
答え: ウ
イオン化傾向が大きい金属なら強塩基にも溶けるとしてしまう誤り。正しくは、Fe や Mg は塩酸には溶けるが 水溶液には溶けない。強塩基に溶けるのは Al・Zn・Sn・Pb などの両性金属で、例えば となる。
Al は酸に溶けるので濃硝酸にも溶けるとしてしまう誤り。正しくは、Al・Fe・Ni は濃硝酸では表面にち密な酸化物の膜ができて不動態となり、溶けない。
と をどちらも過剰のアンモニア水に溶けるとしてしまう誤り。正しくは、 は となって溶けるが、 は溶けない。
両性金属の Pb は塩酸や希硫酸によく溶けるとしてしまう誤り。正しくは、表面に水に溶けにくい や ができるので、ほとんど溶けない。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
アルミニウムは塩酸や水酸化ナトリウム水溶液には水素を発生しながら溶けるが、濃硝酸に入れると、表面にち密な酸化物の被膜ができて内部が保護されるため、ほとんど溶けない。このように、金属の表面にち密な酸化物の被膜ができて、それ以上反応が進まなくなった状態を何というか。状態を表す用語を漢字 3 文字で答えよ。
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。
典型金属元素の単体や化合物に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
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。
ある無色の水溶液には、次のア〜カのイオンのうち 1 種類だけが金属イオンとして含まれている(陰イオンは硝酸イオンである)。この水溶液を少量ずつ 3 本の試験管にとり、次の操作 〜 を行った。
水酸化ナトリウム水溶液を少量加えると白色沈殿が生じ、さらに水酸化ナトリウム水溶液を過剰に加えると、この沈殿は溶けて無色の水溶液になった。
アンモニア水を少量加えると白色沈殿が生じ、さらにアンモニア水を過剰に加えても、この沈殿は溶けなかった。
希硫酸を加えても、沈殿は生じなかった。
この水溶液に含まれている金属イオンとして最も適当なものを、次のア〜カのうちから 1 つ選べ。