スクロース（ショ糖） に濃硫酸を加えると、スクロースが黒くなり炭素が残る。この変化に最も関係の深い濃硫酸の性質として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 吸湿性
- イ 不揮発性
- ウ 脱水作用
- エ 還元作用
酸素・硫黄とその化合物
、（還元剤・ に対しては酸化剤）、、濃硫酸・希硫酸（不揮発性・脱水作用・吸湿性）の性質についての記述の正誤を判定し、記述から物質を特定できる
前提
- 酸化剤にも還元剤にもなる物質 （高校化学 酸化還元と電池・電気分解（知識））
- 純物質と混合物・単体と化合物・同素体 （高校化学 物質の構成と化学結合（知識））
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- 酸化数と酸化・還元の判定 （高校化学 酸化還元と電池・電気分解（知識））
- 酸化剤と還元剤 （高校化学 酸化還元と電池・電気分解（知識））
- 酸化剤にも還元剤にもなる物質 （高校化学 酸化還元と電池・電気分解（知識））
- 純物質と混合物・単体と化合物・同素体 （高校化学 物質の構成と化学結合（知識））
説明
16 族の酸素と硫黄の単体・化合物（オゾン 、二酸化硫黄 、硫化水素 、濃硫酸・希硫酸）の性質を整理します。これができると、「 は常に還元剤としてはたらく」「濃硫酸は揮発性の酸である」のような記述の正誤を、酸化数や物質の特徴から判断できるようになります。また、「腐卵臭のある有毒な気体」のような記述から物質を特定することもできます。
なぜそうしてよいのか
酸素の同素体であるオゾン は淡青色で特有の臭いをもつ有毒な気体で、分解して になりやすく、そのときに相手を強く酸化します。このため殺菌や漂白に使われ、ヨウ化カリウムデンプン紙を青紫色に変えます（ を に酸化するため）。上空にはオゾンを多く含む層があり、太陽からの紫外線を吸収しています。
硫黄の化合物は、S の酸化数で性質の向きが決まります。 の S は で、これ以上電子を受け取れない最低の酸化数なので還元剤としてはたらきます。 は無色・腐卵臭の有毒な気体で、水に少し溶けて弱い酸性を示し、多くの金属イオンと黒色などの硫化物の沈殿をつくります。 の S は で、上（）にも下（）にも変われるので、ふつうは還元剤（例: の赤紫色を消す。この還元作用で漂白に使われる）ですが、より強い還元剤の に対しては酸化剤になり、 で硫黄が析出して白濁します。 は無色・刺激臭の有毒な気体で、水に溶けて弱い酸性を示します。
硫酸 は、濃度によって性質が変わります。希硫酸は水中でよく電離する強酸で、亜鉛や鉄などと反応して水素を発生します。濃硫酸（約 98%）はほとんど電離していない粘りのある液体で、①沸点が高く蒸発しにくい（不揮発性）ので、 と加熱すると揮発性の を追い出す、②水分を吸収する（吸湿性）ので乾燥剤になる、③有機物から H と O を水の形で奪う（脱水作用）ので、スクロースや紙を黒く炭化させる、④熱濃硫酸は酸化力が強く銅とも反応して を発生する、という特徴があります。また水に溶けるときに多量の熱を出すので、薄めるときは水に濃硫酸を少しずつ加えます。
手順
記述がどの物質（・・・濃硫酸・希硫酸）についてのものかを確かめる。
色・臭い・毒性などの記述なら、（淡青色・特有臭）、（無色・刺激臭）、（無色・腐卵臭）と照らし合わせる。
酸化剤・還元剤の記述なら、S の酸化数（: 、: 、: ）から、どちら向きに変化できるかと反応の相手を確かめる。 は に対してだけ酸化剤になる。
硫酸の記述なら、濃硫酸の性質（不揮発性・吸湿性・脱水作用・熱濃硫酸の酸化力）と希硫酸の性質（強酸）のどちらにあてはまるかを区別する。
すべての選択肢を判定し、条件に合うもの（正しいもの・誤っているもの）を選ぶ。
例題
酸素・硫黄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 オゾン は、無色・無臭の気体である。
イ 二酸化硫黄 の水溶液に硫化水素 を通じると、硫黄が析出して白濁する。
ウ 濃硫酸は揮発性の酸なので、塩化ナトリウムと加熱すると塩化水素が発生する。
エ 濃硫酸を薄めるときは、濃硫酸に水を少しずつ加える。
例題の解答
ア: 色・臭いの記述なので手順 2 を使う。 は淡青色で特有の臭いをもつので誤り。
イ: 酸化剤・還元剤の記述なので手順 3 を使う。（S は ）に対して （S は ）は酸化剤としてはたらき、 で S（酸化数 0）が析出する。正しい。
ウ: 硫酸の記述なので手順 4 を使う。 が発生するのは、濃硫酸が不揮発性で、揮発性の が追い出されるからである。「揮発性の酸」は誤り。
エ: 手順 4 より、濃硫酸は水に溶けるとき多量の熱を出すので、水に濃硫酸を少しずつ加える。逆なので誤り。
よって正しいのはイ。
答え: イ
よくある誤り
は常に還元剤としてはたらくとしてしまう誤り。正しくは、ふつうは還元剤だが、 に対しては酸化剤となり で S の酸化数が に下がる。
スクロースが濃硫酸で黒くなるのを吸湿性によるとしてしまう誤り。正しくは、空気中などの水分を吸収するのが吸湿性で、 のように物質から H と O を水の形で奪うのが脱水作用である。
濃硫酸と希硫酸の性質を混同し、濃硫酸が亜鉛と反応して水素を発生するとしてしまう誤り。正しくは、 で水素を発生するのは希硫酸の性質で、熱濃硫酸は酸化力によって金属と反応し を発生する（例: ）。
を酸化剤としてしまう誤り。正しくは の S は最低の酸化数 なので、これ以上還元されず、還元剤としてはたらく。
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。
入口の問題
この技能を使う問題
非金属元素の単体や化合物の性質について述べた次の文のうち、誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 一酸化窒素は無色で水に溶けにくい気体であり、空気中の酸素とすみやかに反応して赤褐色の二酸化窒素になる。
- イ 二酸化硫黄はふつう還元剤としてはたらくが、硫化水素と反応するときは酸化剤としてはたらき、硫黄の単体が生じる。
- ウ 一酸化炭素は無色・無臭の有毒な気体で、水に溶けにくい。
- エ フッ素は水と激しく反応して、水素を発生する。
- オ 黄リンは空気中で自然発火するので、水中に保存する。
次のア〜オの操作で得られる主な気体のうち、その気体に含まれる水蒸気を除くための乾燥剤として濃硫酸を用いることができるものを、すべて選べ。ただし、主な気体のほかに混じる水蒸気以外の気体（濃塩酸から揮発する塩化水素など）は考えないものとする。
- ア 酸化マンガン(IV)に濃塩酸を加えて加熱する。
- イ 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱する。
- ウ 石灰石に希塩酸を加える。
- エ 硫化鉄(II)に希硫酸を加える。
- オ 塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて加熱する。
次の文を読み、気体 X の物質名を答えよ。
鉄粉と硫黄の粉末の混合物を加熱して得られる黒色の化合物に、希硫酸を加えると気体 X が発生する。X は無色で特有の腐卵臭をもつ有毒な気体で、空気より重く水に溶けるため、下方置換で捕集する。X を乾燥させるとき、濃硫酸は X を酸化してしまうため用いることができない。X の水溶液に二酸化硫黄を通じると、水溶液が白く濁る。また、X は湿らせた酢酸鉛(II)紙を黒変させる。
次のア〜オの操作で発生させた気体のうち、乾燥剤として濃硫酸を用いて乾燥させることができるものを、すべて選べ。ただし、各操作では、それぞれ目的とする 1 種類の気体が主に発生するものとする。
- ア 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱する。
- イ 塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて加熱する。
- ウ 硫化鉄(II)に希硫酸を加える。
- エ 銅に希硝酸を加える。
- オ 炭酸カルシウムに希塩酸を加える。
この技能の次に学べること
- 気体の製法・捕集方法・乾燥剤 （高校化学 無機物質（知識））
- 無機物質の工業的製法 （高校化学 無機物質（知識））