1 / 46

化学の疑問・質問

化学の疑問・質問. 溶解、酸化・還元、酸・塩基 埼玉大学　教育学部　理科教育講座 芦田　実. 芦田のホームページの紹介. 化学の質問箱 （ 高校生 , 大学生 , 学校の先生 ） 水溶液の作り方 （ 濃度計算，調製方法，　　注意事項 , 理科以外の専修生･小学校の先生向け ） 化学実験のｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ （ 酸－塩基滴定 ） 授業の資料 （ 姓 , 名 , 番号 , ﾊﾟｽﾜｰﾄﾞが必要 ）. 芦田のホームページ（ URL 1 ）. 本館 （ 埼玉大学 情報メディア基盤センター ） http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/

lacy-wiley
Télécharger la présentation

化学の疑問・質問

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 化学の疑問・質問 溶解、酸化・還元、酸・塩基 埼玉大学　教育学部　理科教育講座 芦田　実

  2. 芦田のホームページの紹介 化学の質問箱（高校生,大学生,学校の先生） 水溶液の作り方（濃度計算，調製方法，　　注意事項,理科以外の専修生･小学校の先生向け） 化学実験のｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ（酸－塩基滴定） 授業の資料（姓,名,番号,ﾊﾟｽﾜｰﾄﾞが必要）

  3. 芦田のホームページ（URL 1） 本館（埼玉大学 情報メディア基盤センター） http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/ 新館２（埼玉大学情報メディア基盤センター） http://park.saitama-u.ac.jp/~ashida-sci-edu/

  4. 芦田のホームページ（URL 2） 別館１（Yahoo!, 閲覧のみ） http://www.geocities.jp/ashidabk1/ 別館３（TOK2） http://www7.tok2.com/home/ashidabk3/

  5. トップページ

  6. 次ページのメインメニュー

  7. 化学に関する質問を分類 ○溶解現象と溶解度 ○酸化・還元と反応式 ○酸と塩基 高校生や大学生が分かりにくいこと、誤解していることを解説　　⇒

  8. 溶解現象と溶解度 溶けるとは？

  9. 質問21　溶けるとはどういうこと？　砂糖が水に溶けると、なぜ見えなくなるの？質問21　溶けるとはどういうこと？　砂糖が水に溶けると、なぜ見えなくなるの？ 回答 　分子レベルで均一に分散し、見えなくなった 　氷砂糖は無色透明　（白色は色ではない） 　粉砂糖も顕微鏡で見れば無色透明の粒　　⇒

  10. ネルンストの溶解速度の式

  11. 質問22砂糖はお湯には溶けやすいのに、なぜ水に　は溶けにくいの？質問22砂糖はお湯には溶けやすいのに、なぜ水に　は溶けにくいの？ 回答 　温度が上がると、分子運動などが激しく拡散係数Ｄが増加して、溶解速度Ｒが大きくなる 　分子運動などが激しくなるほど、固体が析出し難く溶解度Ｃｏが大きくなる　　　　　　　　⇒

  12. 質問23ヨーグルトに付いてくる砂糖はどうしてすぐ溶けるの？質問23ヨーグルトに付いてくる砂糖はどうしてすぐ溶けるの？ 回答 　ヨーグルトの砂糖は、グラニュー糖を砕いて粉末にし 　たり、それをさらに顆粒状に固めたもの 　顆粒状糖は多孔質なので、水が浸み込んでバラバ 　ラになって溶けやすい 　溶解は表面現象なので、表面積Ｓが大きいほど溶解 　速度Ｒが大きい 　かき混ぜて、拡散係数Ｄを増加させ、拡散層δを減 　少させれば、溶解速度Ｒが大きくなる　　　　　　　　⇒

  13. 質問102　コップの水にスプーン１杯の砂糖は溶けるの　に、なぜ砂は全く溶けないの？質問102　コップの水にスプーン１杯の砂糖は溶けるの　に、なぜ砂は全く溶けないの？ 回答 　溶けるには限度がある（溶解度Ｃｏ） 　溶解度が非常に小さいだけで、砂も溶けている 　砂糖も多量に入れれば、溶解度に達して溶け 　なくなる　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒

  14. 水に対する無機化合物の溶解度（無水物に換算した値）（25℃）水に対する無機化合物の溶解度（無水物に換算した値）（25℃） AgCl 1.9×10-4 %NaCl 26 %PbCl2 1.1 % BaCO3 0.0018 %Na2CO3 23 %CaCO3 0.082 % Ag 2.8×10-6 %Hg 2.5×10-6 %Pb 3×10-5 % PbS 1×10-4 %CuS 2.4×10-14 %NiS 5×10-9 % BaSO4 2.2×10-4 %PbSO4 4.5×10-3 %⇒

  15. 質問230水に1-ブタノールは溶けないのに、構造異性体の2-メ　チル-2-プロパノールが溶けるのはなぜ？　アルコール同士だと、どんな組合わせでも溶けるの？質問230水に1-ブタノールは溶けないのに、構造異性体の2-メ　チル-2-プロパノールが溶けるのはなぜ？　アルコール同士だと、どんな組合わせでも溶けるの？ 回答 1-ブタノールは水に飽和濃度まで溶ける。水も1-ブタ 　ノールに飽和濃度まで溶ける（相互溶解度） 　アルコールは極性のＯＨ基と無極性の炭素鎖でできて 　いる。極性の方が強いほど極性溶媒の水によく溶ける 　側鎖は分子が集合するときの障害になり、直鎖の異性 　体より水に溶けやすい 　アルコール同士でも炭素数が非常に少ない物と多い物 　は混合しにくい⇒

  16. 種々の液体の相互溶解度

  17. 種々の液体の相互溶解度

  18. 質問40溶け方と極性の関係は？ 回答 　溶媒と溶質に両方とも極性があればよく溶 　ける 　溶媒と溶質に両方とも極性がなければよく 　溶ける 　一方に極性があり、他方に極性がなければ 　溶け難い　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒

  19. 極性の強さ 化学物質 　　 水 　ｴﾀﾉｰﾙ　　ﾍﾞﾝｾﾞﾝ 双極子ﾓｰﾒﾝﾄ(D) 1.851.440.1以下？ 化学物質　　　　　　塩化ﾅﾄﾘｳﾑ ナフタレン 双極子ﾓｰﾒﾝﾄ(D)9.000.1以下？ 1 D=3.33×10-30 C･m⇒

  20. 極性の大小と溶解度の関係 極性大　 極性小 溶解度（質量％） 　塩化ﾅﾄﾘｳﾑ 　ナフタレン 極性大 　　水 26.4 0.0031 　　エタノール 　0.148 10.6 極性小 ベンゼン 不溶？ 40.4⇒

  21. 質問34温度による溶解度差を利用しないで再結晶させる方法は？質問34温度による溶解度差を利用しないで再結晶させる方法は？ 回答 　煮詰めれば固体が析出する。熱に弱い物質 　はエバポレーターやフリーズドライを利用する 　他の溶媒を添加する（例えば、塩化ナトリウム 　水溶液にエタノールを加えると、塩化ナトリウ 　ムの固体が析出する）　　　　　　　　　　　　　⇒

  22. 酸化・還元と反応式 反応する？ しない？

  23. 質問119　王水は金や白金を溶かすのに、ガラス容器は　なぜ溶けないの？質問119　王水は金や白金を溶かすのに、ガラス容器は　なぜ溶けないの？ 回答 　王水の組成　濃硝酸：濃塩酸＝１：３ 　強酸と強力な酸化力で貴金属を酸化して溶かす 　普通のソーダ石灰ガラスの組成　Na2O・CaO・5SiO2 　全て酸化物なので、これ以上酸化されない Na2OとCaOは単独なら酸に溶けるが、SiO2は酸に溶 　けない。結局、王水に溶けない　　　　　　　　　　　⇒

  24. 質問141銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で　食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？質問141銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で　食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？ 回答　（酸性の場合） 　標準電極電位（正値の反応ほど右に進む） (1) Al3+ + 3e- → Al -1.68V (2) Ag2S + 2e- → 2Ag + S2- -0.69V (3) S + 2e- → S2- -0.45V (4) S + 2H+ + 2e- → H2S(g) +0.17V (5) Ag+ + e- → Ag +0.80V 　温泉につけると硫化銀が生じ黒ずむ。酸性温泉なら 　式(2)が左に、式(4)が右に進む。式(5)は反応しない 2Ag + S2- + S + 2H+ → Ag2S + H2S(g) 　∴　2Ag + S → Ag2S⇒

  25. 質問141（続）銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で　食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？質問141（続）銀の指輪を温泉につけたら黒くなった。アルミの鍋で　食塩水で煮たら元に戻った。なぜ？ 回答（続）　 （アルミの鍋） 　標準電極電位（正値の反応ほど右に進む） (1) Al3+ + 3e- → Al -1.68V (2) Ag2S + 2e- → 2Ag + S2- -0.69V (3) S + 2e- → S2- -0.45V (4) S + 2H+ + 2e- → H2S(g) +0.17V (5) Ag+ + e- → Ag +0.80V 　アルミの鍋で煮ると、アルミニウムイオンが生じ、銀 　が析出して元に戻る。食塩は電子を運ぶ？式(1)が 　左に、式(2)が右に進む 2Al + 3Ag2S → 2Al3+ + 6Ag + 3S2-⇒

  26. 質問189KMnO4による酸化還元滴定でHCl はなぜ使えない？ 回答　（塩酸） 　酸性中の標準電極電位（正値の反応が右に進む） (1) Cl2(g) + 2e- → 2Cl-+1.36V (2) MnO4- + 4H+ + 3e- → MnO2 + 2H2O+1.70V Cl-がMnO4-で酸化されCl2がゆっくり発生する 6Cl- + 2MnO4- + 8H+ → 3Cl2↑ + 2MnO2 + 4H2O 　電位差が大きいほど反応速度が大きい　　　　⇒

  27. 質問189（続）KMnO4による酸化還元滴定でHCl はなぜ使えない？ 回答（続）（硫酸） 　酸性中の標準電極電位（正値の反応が右に進む） (3) 2SO42- + 4H+ + 4e- → S2O62- + 2H2O-0.25V (4) SO42- + 4H+ + 2e- → H2SO3 + H2O+0.16V (2) MnO4- + 4H+ + 3e- → MnO2 + 2H2O+1.70V (5) S2O82- + 2e- → 2SO42-+1.96V 　方向が逆なのでSO42-はMnO4-と反応しない⇒

  28. 質問170水溶液と金属の反応？　① CuSO4aq + Fe　　② FeSO4aq + Cu 回答 ① Fe2+ + 2e- → Fe-0.44VCu2+ + 2e- → Cu+0.34V 　　∴ Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu ② 反応しない。　Fe2(SO4)3aq + Cu ならば反応する Cu2+ + 2e- → Cu+0.34VFe3+ + e- → Fe2++0.77V 　　∴　2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ 　　銅のエッチング等に利用する　　　　　　　　　　　　⇒

  29. 質問155ろ紙に食塩水を吸わせてスチールウールをのせ、　電極をつなぎ、スチールウールにヨードチンキを　たらすと電流が流れた。なぜ？質問155ろ紙に食塩水を吸わせてスチールウールをのせ、　電極をつなぎ、スチールウールにヨードチンキを　たらすと電流が流れた。なぜ？ 回答 　スチールウール(Fe)Fe2+ + 2e- → Fe-0.44V 　ヨードチンキ(I2-KI)I3- + 2e- → 3I-+0.54V 　∴　Fe + I3- → Fe2+ + 3I- 　食塩水を吸わせたろ紙は導線の役目　　　　　　⇒

  30. 質問17510円と１円とレモンを使って豆電球を点灯させたい質問17510円と１円とレモンを使って豆電球を点灯させたい 回答 　金属は、みがいて表面の酸化膜を落として使う 　接触面積が大きいほうが大電流を取り出せる 　並列つなぎ→大電流、直列つなぎ→大電圧 　直列つなぎで、金属間にレモン汁を１つおきに入れる 　材料　ｽﾃﾝﾚｽ(ｽﾌﾟｰﾝ、ﾎｰｸ)、ｱﾙﾐﾆｳﾑ(ｱﾙﾐﾌｫｲﾙ、 1円）、亜鉛、炭素(備長炭、炭素棒)、銅(10円)、 　　鉛、お酢、しょう油、ワイン、レモン汁等 　少電流で作動　発光ダイオード、電子オルゴール 　中電流で作動　アナログ時計、モーター　　　　　　⇒

  31. 質問175（追加）10円と100円ではなぜ点灯しないの？質問175（追加）10円と100円ではなぜ点灯しないの？ 回答 10円は青銅(Cu95%、Zn4～3%、Sn2～1%)製 50円や100円は白銅(Cu75%、Ni25%)製 　主成分が同じなので起電力が小さく、電流 　が流れ難い　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒

  32. 質問202スライムはなぜ電池になるの？ 回答 同意食塩水で湿らせたろ紙はなぜ電池になるの？ 　スライムは脇役、電圧を発生させる電極が主役 　スライムはポリビニルアルコールPVAとホウ砂と水 　からできている PVA（ろ紙）はホウ砂（食塩）水溶液を入れてるだけ 　ホウ砂はNa+等を含み、電流を流す手伝いをする 　スライムは流動性があり、イオンが移動できる　　⇒

  33. 質問50鉄ミョウバン(触媒)による過酸化水素分解反応で、　酸素だけでなく、水素も発生するの？質問50鉄ミョウバン(触媒)による過酸化水素分解反応で、　酸素だけでなく、水素も発生するの？ 回答 H2O2からは水素は発生しない H2O2は酸化剤としても、還元剤としても働く H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-2Fe3+ + 2e- → 2Fe2+ 　∴　H2O2 + 2Fe3+ → O2 + 2H+ + 2Fe2+ H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O2Fe2+ → 2Fe3+ + 2e- 　∴　H2O2 + 2H+ + 2Fe2+ → 2H2O + 2Fe3+ 　以上より　2H2O2 → 2H2O + O2⇒

  34. 酸と塩基 ｐＨとは？

  35. 質問174酸性の川水は炭酸カルシウムでなぜ中和できるの？　炭酸○○は酸性ではないの？質問174酸性の川水は炭酸カルシウムでなぜ中和できるの？　炭酸○○は酸性ではないの？ 回答 CaCO3は水に溶けて Ca2+と CO32-に電離する CaCO3 ⇔ Ca2+ + CO32- 　弱酸の CO32-は加水分解して OH-を生ずる CO32- + H2O ⇔ HCO3- + OH- HCO3- ⇔ CO2 + OH- 　この OH-が川の酸性を中和する H+ + OH- ⇔ H2O⇒

  36. 質問116　弱酸と弱塩基の塩 (NH4)2CO3は中性なのに、　なぜ塩酸と中和反応するの？ 回答 H+と反応して CO32-が HCO3-に、さらに H2CO3すなわち H2O と CO2に変化する 　もし、NaOH を加えるならば OH-と反応し、 NH4+が NH3と H2O に変化する　　　　⇒

  37. 質問154　アンモニアの乾燥剤に濃硫酸は　なぜ使われないの？質問154　アンモニアの乾燥剤に濃硫酸は　なぜ使われないの？ 回答 　脱水作用（水和）が起こる H2SO4 + xH2O → H2SO4・xH2O 　さらに、硫酸アンモニウムが生成するため H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4⇒

  38. 質問237中和と中性(pH7)の違いは？　塩酸をNaOH水溶液で　滴定するとき、指示薬はなぜﾌｪﾉｰﾙﾌﾀﾚｲﾝでいいの？質問237中和と中性(pH7)の違いは？　塩酸をNaOH水溶液で　滴定するとき、指示薬はなぜﾌｪﾉｰﾙﾌﾀﾚｲﾝでいいの？ 回答　（中和と中性） 　中和は化学反応、中性は化学的性質で別物 　酢酸をNaOH水溶液で中和すると酢酸ナトリウムが 　でき、酢酸イオンが加水分解して水酸化物イオンを 　生じる(塩基性) CH3COOH + NaOH → CH3COO- + Na+ + H2O CH3COO- + H2O ⇔ CH3COOH + OH-⇒

  39. 質問237（続）中和と中性(pH7)の違いは？　塩酸をNaOH水溶液で　滴定するとき、指示薬はなぜﾌｪﾉｰﾙﾌﾀﾚｲﾝでいいの？質問237（続）中和と中性(pH7)の違いは？　塩酸をNaOH水溶液で　滴定するとき、指示薬はなぜﾌｪﾉｰﾙﾌﾀﾚｲﾝでいいの？ 回答（続）　（ﾌｪﾉｰﾙﾌﾀﾚｲﾝ） 　中和点の近くではpHが大きく変化する 　中和点のpHと指示薬の変色pHが少しずれても、 　実験誤差は非常に小さい 　例 半滴0.02mLが滴下量10mLに及ぼす誤差は0.2% pHジャンプする領域で変色する指示薬を使う　　⇒

  40. 質問193弱酸と強塩基の滴定をｐＨメーターを使ってす　るには？　ｐＨジャンプの始点と終点はどこ？質問193弱酸と強塩基の滴定をｐＨメーターを使ってす　るには？　ｐＨジャンプの始点と終点はどこ？ 回答 　酢酸とNaOH 　水溶液の場合 　はpH8～9を当 　量点（ちょうど 　中和する点） 　とする pHジャンプの 　領域7.5～10 ⇒

  41. 質問225中和滴定でpHジャンプする理由は？ 回答 　強酸と強塩基の中和滴定ではｐＨジャンプする 　弱酸と弱塩基では緩衝効果によりジャンプしない 　初濃度C=0.1mol/L ≫ 当量点1×10-7mol/L 　水のイオン積Kw=[H+][OH-]=1×10-14mol2/L2 [H+]と[OH-]が反比例している 　当量点で[H+]と[OH-]の大小が逆転し急変する　⇒

  42. 質問225（続）ｐＨ曲線と[H+]、[OH-] （近似計算）HCl-NaOH系　　初濃度C＝0.1mol/LKw＝1×10-14mol2/L2

  43. 質問196　なぜpH=8の塩酸は存在しないの？ 回答 　水中ではpH>7の塩酸は存在しない 　水が極弱い酸(CO2なしで25℃の純水がpH=7) [HCl]<1×10-7mol/Lの場合、水から生ずる[H+] 　のほうが大きい 　有機溶媒(水よりも弱酸)中ならpH>7の塩酸が 　調製できそう 　必ず溶媒のpH以下になる　　　　　　　　　　　⇒

  44. 芦田のホームページ（URL 1） 本館（埼玉大学 情報メディア基盤センター） http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/ 縮小版１（埼玉大学 教育学部） http://www1.edu.saitama-u.ac.jp/ users/ashida/ 新館（埼玉大学 教育学部） http://rikadaisuki.edu.saitama-u. ac.jp/~chem1/

  45. 芦田のホームページ（URL 2） 別館１（Yahoo!, 閲覧のみ） http://www.geocities.jp/ashidabk1 別館２（Infoseek） http://ashidabk2.hp.infoseek.co.jp/ 別館３（TOK2） http://www7.tok2.com/home/ashidabk3/

  46. 終わり

More Related