高校化学の質問なんですが、熱濃硫酸と銅を反応させると何故水素じゃなくて二酸化硫黄が生じるのですか？

高校化学の質問なんですが、熱濃硫酸と銅を反応させると何故水素じゃなくて二酸化硫黄が生じるのですか？
どうしても納得いきません。
どなたか説明お願いします。

No.3 回答者： windwald 回答日時： 2020/03/29 14:21

この反応が酸化還元反応であると言うことはよろしいですね？

酸化還元反応の本質とは何の授受による化学反応ですか？電子の授受ですよね？

相手の物質を酸化するということは、相手の物質から電子を奪い取ること、
酸化されると言うことは、相手に電子を奪われてしまうことです。
金属の単体は種類によってその性質の強弱はありますが、相手に電子を奪われてしまいやすい性質を持ちます。
この金属が電子を奪われてしまいやすさのことをイオン化傾向と言い、電子の奪われてしまいやすさの強い順に暗記したはずです。
電子が奪われやすいとは言い換えれば、電子を取られないようにガードする力がほとんど無い、とも言えますね。

酸の水溶液のH^+は電子を奪い取る力はさほど強くはないものの、2H^+ + 2e^- → H2 の反応により
電子を特に奪われてしまいやすい(ガード力のほとんど無い)金属単体からならば電子を奪い去ります。
たとえば、マグネシウムやアルミニウムは電子を奪う力の強くないへなちょこH^+にさえも、たやすく電子を奪われてしまいます。
よってマグネシウムやアルミニウムの単体は酸の水溶液と反応して水素を発生させます。
　2H^+ + Mg → Mg^2+ + H2

そしてH^+が電子を奪い取る力はそんなに強くないので、電子を奪われにくい＝イオン化傾向の小さい(ガード力の高い)金属の単体とはこの反応は行いません。
たとえば、銅や銀はそこそこイオン化傾向が小さい(ガード力が高い)のでヘナチョコH^+では電子を奪えず、水素が発生することはありません。
でも、ヘナチョコH^+以外の電子を奪う力がもっと強い物質を使えばどうでしょうか。
たとえば熱濃硫酸。熱濃硫酸は H2SO4 + 2H^+ + 2^e- → SO2 ＋ 2H2O の反応を起こすことで相手物質から強力に電子を奪います。
すると、銅や銀のガード力では太刀打ちできず、電子を奪われてしまうのです。
このときの熱濃硫酸の変化後の物質はH2ではありませんからH2は発生のしようがありません。

さらに、もっとイオン化傾向の小さい金や白金では熱濃硫酸を持ってしても電子を奪えないのです。

No.2 回答者： konjii 回答日時： 2020/03/29 13:22

小中高の科学教育は主客逆転して教えています。

これが、何故という疑問の原因です。
学校ではまず、法則を教えます。次に実験をして法則に合うかを確かめています。
実際は、いくつも実験をして平均値から法則が出来ています。
重力加速度ｇは9.80665 m/s²となっていますが、高度と地域で異なります。高度上昇や赤道に近づくと共に小さくなって、
地域の地下に比重の大きい物質があれば大きく成ります。
日本国中のｇは測定されていて、精密天秤を設置する場合そこのｇで補正します。
例えば、金の売買の時小数点以下2桁まで表示できる天秤をつかいます。
今、金価格は約6000円/1グラムです。０．１グラムの誤差があると±６００円損得がでます。
０．０１グラムの誤差でも±６０円損得がでます。

No.1 回答者： konjii 回答日時： 2020/03/29 12:37

では、何故二酸化硫黄が生じてはいけないのですか？

金属と酸を混ぜると水素が出ると思い込んでいませんか？
熱濃硫酸とプラチナを混ぜても何も出ません。

色んな酸と色んな金属を混ぜて見て、どうなるかの実験を沢山した結果、熱濃硫酸と銅を反応させた場合二酸化硫黄が生じると分かったのです。理由は後から考えています。
ヘスの法則などを使って計算すると
Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｃｕ→ＣｕＳＯ₄＋Ｈ₂　より
Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｃｕ→Ｃｕ(OH)₂＋ＳＯ₂　の方が
より発熱量が大きかったか吸熱量が少なかったので、みんな納得しました。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
でも僕の理解力が足らずすいません、よくわかんないです。

お礼日時：2020/03/29 12:41