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高校の化学で陽イオンの定性分析を行っています。カドミウムイオンと銅イオンが共存している溶液[Cu(NH3)4]2+、[Cd(NH3)4]2+があり、カドミウムイオンだけをとりだしたいときにKCNを加えて[Cu(NH3)4]2+の青色を消すのですがそれはなぜなのでしょうか。KCNを加えたらなぜカドミウムだけが検出されるのでしょうか。教えてください。よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

#1様、難しすぎです。

それにそれってカルシウムをコンプレクサン滴定するときの銅のマスキングだし。カドミウムが存在するときどうなるかは書いていないけど。

高校レベルの古典的な答え。
大昔から(ン十年前)硫化水素を用い(最近は硫化アンモニウムを使用)沈殿法で金属イオンを定性するときですが。
銅(Cu2+)とカドミウム(Cd2+)が共存し、アンモン錯体になっている場合、硫化水素を通ずると硫化銅の黒色沈殿が硫化カドミウムの黄色沈殿の色を覆ってしまうため、カドミウムの定性が出来ません。
この場合、銅の青色が消えるまでシアン化カリを加えた後硫化水素を用いて黄色の硫化カドミウムが出るかどうか確認します。
この際シアン化カリウムを加えるのは#1様が指摘されたコンプレクサン滴定の場合同様、銅のシアノ錯体はこの条件では沈殿(硫化物)を与えないからです。また銅の青色が消えたところでシアン化カリを添加するのを止めるのは、それ以上添加するとカドミウムも硫化物を与えない条件になってしまうからです。
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この回答へのお礼

ごていねいにありがとうございました。とても参考になりました!!

お礼日時:2005/02/21 14:54

下のURLが参考になるかな。

高校の化学じゃないけど。自分も高校生ですが、はじめまじめに分かりませんでした。

参考URL:http://216.239.63.104/search?q=cache:N56HrLCJUSY …
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この回答へのお礼

早急な回答ありがとうございます。参考にさせていただきます!

お礼日時:2005/02/21 00:44

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Qジアンミン銀(I)イオンの反応

塩化銀にアンモニア水を加えるとジアンミン銀(I)イオンと塩化物イオンが生じます。その後に白色沈殿が出来るまで硝酸を加えます。
そのときの反応式はどういったものになるんですか?
詳しく教えてください。

Aベストアンサー

AgClは白色の沈殿で難溶塩の一つです。これに過剰のNH3を加えると、
AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]^+ + Cl^- の錯体生成反応が進んで
沈殿は溶解します。ここに強酸であるHNO3を加えていくと塩基である
NH3と中和が進むため、錯イオンが壊れてAg^+は再びCl^-と
結びついてAgClの白色沈殿を作ります。
[Ag(NH3)2]^+ + Cl^- + 2HNO3 → AgCl↓+ 2NH4^+ + 2NO3^-

Q分属試薬とは…。

分属試薬って何ですか?
単刀直入ですが(汗)教えてください。

Aベストアンサー

陽イオンの定性分析の際、特定の陽イオンを沈殿させるのに使用する試薬のことです。
(例えば、第1属に対してのHCl、第2属に対してのH2Sなど)

こちらがきれいにまとめられているのでわかりやすいと思います:
http://www.busitu.numazu-ct.ac.jp/suzuki/tshp/teiseijyun.html

Q銅イオンにアンモニア水を加えた場合

先日、高校のテキストを読み返していたら銅イオンの反応ところの補足事項に目が留まりました。
銅イオンを含む水溶液に塩基を加えると
Cu^2 + 2OH^→ Cu(OH)2
となることは理解しているのですが、この塩基がアンモニア水である場合では反応が違うと補足されているのです。
何がどう違うのかどうしてもわかりません。
どなたか教えていただきませんか?? 

Aベストアンサー

 その違いというのは、小量のアンモニア水と過剰量のアンモニア水
を加えた際の違いだと思います。

銅イオンは水中で[Cu(H_2O)4]~2+ の水和イオンで青色をしており、
そこに少量のアンモニアや水酸化ナトリウムを加えると水酸化銅(II)
を生成します。 Cu^2+ + 2OH^- → Cu(OH)_2
ちなみにアンモニアは水溶液中で
      NH_3 + H_2O⇔NH^4+ + OH^-
の平衡状態で存在しています。だから上のように反応します。
 
しかし、過剰量では 
Cu(OH)_2+4NH_3→[Cu(NH_3)_4]_2++2OH^-
のように反応してしまい、水酸化銅(II)の沈殿がとけてしまい、テトラアンミン銅(II)イオンの深青色溶液になってしまうことから、その教科書には反応が違うとして記されているのだと思います。
わかりにくい説明で申し訳ありません。 
    

Q銅イオンの定性分析

度々すみません(汗
銅イオン+カドミウムイオンの検液にアンモニア水を滴下させればアルカリ性になり
そこにフェノールフタレインを加えると赤くなりました。そのあと酢酸で無色になりましたが・・・
でもフェノールフタレインは水酸化カドミウムに吸着されて深紅色を呈するとあるのですが、
この場合、水酸化カドミウムについても考えるべきでしょうか?

Aベストアンサー

銅イオンの定性分析ということですが、これは陽イオンの系統分離のことでしょうか?
 金属イオンの定性分析法にも色々ございまして、酸性状態下で硫化水素を通すと沈殿が生じる元素の中に銅、カドミウムイオンも含まれます。銅イオン溶液にアンモニア水を加えると
Cu2+ +4NH3 →[Cu(NH3)4]2+という化学反応により
青色の錯体が生じます。
 銅イオンの定性分析が最終的な目的でしたら、この青色錯体の生成が銅イオンの定性分析では最も簡便な方法ですが、ご質問からですと他にも分離する金属イオンがあるのでしょうか?フェノールフタレイン指示薬は何のために加えているのでしょうか?銅の定性分析において、アルカリ性であることを確認する必要はないと思うのですが。
 カドミウムイオンの定性分析には、まず試料溶液を酸性とし、キップの装置、あるいはチオアセトアミドの加熱によって硫化水素を発生させ、試料溶液と反応させることで定性分析が可能です。
Cd2+ + H2S →CdS↓(黄色沈殿) 
銅も
Cu2+ + H2S →CuS↓(黒色沈殿)
という反応で確認することが出来ます。
 ご質問にあります実験方法ですと、水酸化カドミウムについては考えなくても良いと思いますが・・・。
 ご質問から推察できる内容も限られておりますので、私のカン違いであればお許しください。 

銅イオンの定性分析ということですが、これは陽イオンの系統分離のことでしょうか?
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Cu2+ +4NH3 →[Cu(NH3)4]2+という化学反応により
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Qジアンミン銀イオン溶液に硝酸を入れて酸性に

 化学のレポートが進まなくて困っています。
ジアンミン銀(I)イオンを含んだ水溶液に、硝酸を加えて酸性にすると、白色沈殿が生成したのですが、これは塩化銀でしょうか?また化学反応式はどのようなものになるのでしょうか?
 ご存知の方、ご教授お願いいたします。

Aベストアンサー

陽イオンの系統的分離ですね。
だとすれば、塩化物イオンが共存しているでしょうから、AgClが沈殿したと考えてよいでしょう。
すなわち、
[Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H+ → AgCl + 2NH4+
ということです。

ただ、質問の仕方として、ジアンミン銀(I)イオンを作る前の状態に関する記述も必要です。すなわち、文面からは塩化物イオンが共存していると考えることはできません。

Q陽イオンの系統分析における反応について

 大学の化学実験で、陽イオンの系統分析の予備実験を行いました。
 以下その実験操作の一部です。

操作1:各試料溶液1mlを別々の沈殿管にとり、それぞれにつぎの操作を行う。6N HClを1滴加えた後、Sat.CH3CSNH2 2滴加え、振り混ぜる。これに側溝付ゴム栓をはめ、100℃近くの湯浴で約5分間加熱する。加熱中2回程度沈殿管を湯浴から出して振り混ぜる。加熱が終わったら沈殿管を湯浴から出し、外側を十分に水で冷却する。
操作2:操作1の実験を6N NH3水1滴を加えた各試料について行う。


 Fe(3+)とNi(2+)の各溶液で上の操作を行った結果、各溶液は以下のように変化しました。
操作1:Fe(3+)…白色に変色
    Ni(2+)…水色に変色
操作2:Fe(3+)…黄色へ変色し濁る
    Ni(2+)…黒色沈殿が発生

 上記の操作で、一体どのような反応が起き何が生成したために、このような結果が出たのでしょうか。
 色々と調べてみたのですが、結局わかりませんでした。
 どうぞよろしくお願いします。


  

 大学の化学実験で、陽イオンの系統分析の予備実験を行いました。
 以下その実験操作の一部です。

操作1:各試料溶液1mlを別々の沈殿管にとり、それぞれにつぎの操作を行う。6N HClを1滴加えた後、Sat.CH3CSNH2 2滴加え、振り混ぜる。これに側溝付ゴム栓をはめ、100℃近くの湯浴で約5分間加熱する。加熱中2回程度沈殿管を湯浴から出して振り混ぜる。加熱が終わったら沈殿管を湯浴から出し、外側を十分に水で冷却する。
操作2:操作1の実験を6N NH3水1滴を加えた各試料について行う。


 Fe(3+)とNi(2...続きを読む

Aベストアンサー

まず、重要なこととして、チオアセトアミドはH2Sの前駆体ということであり、反応としてはH2Sを加えたものと同等であるということがあります。また、Fe2+(この条件ではFe3+はFe2+に還元されると思います)やNi2+の硫化物が沈殿するのは中性もしくは塩基性条件下です。

操作1ではおそらく酸性条件になっていたためにFeSの沈殿が生じなかったということでしょう。白いのは何かと言えば、反応の過程で生じた硫黄(のコロイド)あたりでしょう。H2Sなどを用いると、それが酸化されて硫黄を生じることがあります。水色になった(濁っていたと思います)のは、その硫黄+Ni2+の色でしょう。

操作2では、NiSの黒色沈殿が生じたのでしょう。Fe3+あるいはFe2+に関してはこの条件では硫化物の沈殿が生じなかったということでしょう。黄色に変色したということでしたら、鉄の水酸化物が生じているのかもしれまあせん。

そもそも、こうした実験は何らかの目的があって行われており、一連の流れの中でその操作なり結果なりを判断すべきです。また、目的が明確であれば、操作が適切かどうかの判断をする手がかりにもなります。
ご質問からは、実験の目的(つまり、どうなることが期待されているのか)がよく分かりませんので、判断は難しいです。

まず、重要なこととして、チオアセトアミドはH2Sの前駆体ということであり、反応としてはH2Sを加えたものと同等であるということがあります。また、Fe2+(この条件ではFe3+はFe2+に還元されると思います)やNi2+の硫化物が沈殿するのは中性もしくは塩基性条件下です。

操作1ではおそらく酸性条件になっていたためにFeSの沈殿が生じなかったということでしょう。白いのは何かと言えば、反応の過程で生じた硫黄(のコロイド)あたりでしょう。H2Sなどを用いると、それが酸化されて硫黄を生じることがあります。...続きを読む

Q当量点と中和点の違い

質問タイトルの通りですが、
「当量点と中和点は何がちがうのでしょうか?」
 (ちなみにwikipediaで調べたら
  当量点:全ての被滴定物質が反応し尽した時点とありました。)

どうかこの疑問に答えていただきたいです。よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

回答としては #4 でいいと思いますが,そういうことなので,中和点という言い方を止めて欲しいと常々思っています.
どうしても中和=中性という感覚がついてまわり,#2,#3 のように思っている人は専門家や経験者であってもかなり多いと思います.
しかし,中和点を中性の点という意味で使う場合もあり得ます.たとえば,酸廃液を中和してから廃棄するときに,どれだけ塩基を入れるかとかいう場合ですね.分析化学的な意味での「中和点」ではなく,あくまでも中性にした点という意味で使われてしまいます.なので,酸塩基だろうがなんだろうが,当量点に統一して欲しいわけですが...まあ,無理ですかね...

Q不活性電子対効果とは

不活性電子対効果とはどんなふうに理解したらよいのでしょうか?

今のところ、1対のs電子が失われたり、共有結合の生成に寄与することを妨げるように、とくに4,5,14,15族においてみられる効果としか理解できていません。(n-1)p,(n-1)d,(n-2)f電子などに比べns電子が内殻に貫入することで、ns電子に対する内殻電子による遮蔽効果が小さいため、ns電子が比較的安定している結果生じる効果ということでしょうか?

そもそも貫入とは何でしょうか?動径分布を比較すると内殻電子の存在確率が最大の位置よりも内側にns電子は若干大きな存在確率をもつために、s電子は核電荷を感じやすく安定になるということでしょうか?でも、ns電子のエネルギー準位は内殻電子のそれより高いんですよね… 核電荷を感じやすいなら内殻電子と同等のエネルギー準位かそれ以下にならないとおかしい気がしますが、どうでしょうか?

結局、s電子が酸化や結合などで奪われにくいのは結局どう理解したらよいのでしょうか?

Aベストアンサー

ANo.2に誤解を招く表現があったので、まずそれをお詫びして訂正します。
 × 6s電子は5s電子よりも不活性になります。
 ○ 第5周期の元素よりも第6周期の元素の方が、不活性電子対効果は大きくなります。
すみませんでした。

(1) 相対論効果を生じさせる電子がもともと存在する軌道とその加速過程などはどのようなものか?
以下に箇条書きで示します。
・1s電子の速さは、原子番号Zに比例して大きくなる(v/c ~ Z/137)。
・電子の速さが光速に近づくと電子は重くなるので、原子番号が大きくなると1s電子の質量が大きくなる。
・原子軌道の半径は電子の質量に反比例して小さくなるので、1s電子の質量が大きくなると1s軌道が収縮する。
・L殻、M殻などの外殻電子の速さはK殻の1s電子の速さに比べてきわめて遅いので、上で述べた相対論効果は(第1近似では)無視できる。
・無視できるのだが、1s軌道が収縮すると2s, 3s, ... ,6s軌道も収縮しなければならない。なぜならこれらの軌道は1s軌道と直交しなければならないからである。

(2) 重原子でみられる相対論効果による安定化、不安定化する軌道が同時に存在するという解釈は正しいか?
正しいです。(1)で述べたようにs軌道は安定化します。詳しい計算によるとp軌道も程度は小さいですけど安定化します。一方d軌道とf軌道は不安定化します。s軌道とp軌道が収縮すれば、d電子とf電子への遮蔽効果が大きくなるからです。

(3) (2)が正しいという前提で、安定化と不安定化エネルギーはキャンセルされるか?
「原子内でエネルギーは一定」という意味でしたら、キャンセルはしません。

(4) (2)と(3)が正しいという前提で、実際重原子ではそれらの軌道のエネルギー準位の関係はどうなっているのか?
超重元素でどうなるのかは知らないのですけど、Au~Biでは、原子軌道のエネルギー準位が入れ替わるほどではない(はず)です。

参考文献
[1] J.Barret, 原子構造と周期性 pp. 81-84, 化学同人 (2004).
http://www.kagakudojin.co.jp/library/ISBN978-4-7598-1006-6.htm
[2] N. Kaltsoyannis, J. Chem. Soc., Dalton Trans., pp.1-11 (1996).
[3] P. Pyykk?, Chem. Rev. 88, pp. 563-594 (1988).

ANo.2に誤解を招く表現があったので、まずそれをお詫びして訂正します。
 × 6s電子は5s電子よりも不活性になります。
 ○ 第5周期の元素よりも第6周期の元素の方が、不活性電子対効果は大きくなります。
すみませんでした。

(1) 相対論効果を生じさせる電子がもともと存在する軌道とその加速過程などはどのようなものか?
以下に箇条書きで示します。
・1s電子の速さは、原子番号Zに比例して大きくなる(v/c ~ Z/137)。
・電子の速さが光速に近づくと電子は重くなるので、原子番号が大きく...続きを読む

QNiS,CoS,MnS,ZnSについて

NiS,CoS,MnS,ZnSを1molL^-1塩酸で処理すると、MnS,ZnSは溶けますが、NiS,CoSはそのまま硫化物として残ります。このような違いがあるのはなぜですか。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

よその過去問、↓
http://www.ftext.org/modules/mybbs/
早い話、硫化物の溶解度積が異なるからです。
[Ni^2+][S^2-]=3.0×10^-21
[Co^2+][S^2-]=7.0×10^-23
[Mn^2+][S^2-]=6.0×10^-16
[Zn^2+][S^2-]=1.1×10^-23
でも亜鉛は溶けそうにないがなー???
pHが下がると、
H2S ⇔ H+ + HS- ⇔ 2H+ + S^2-
これが左へ動くためS^2-の濃度が下がり、溶解度積の大きい金属は溶けていきます。

Qクラウジウス-クラペイロンの式について

以前 QNo.125760 水の温度変化の質問の中でクラウジウス-クラペイロンの式について出ていましたが、いまいち理解できません。この式について、詳しく噛み砕いてお教え願えないでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

クラウジウス-クラペイロンの式は、蒸気圧曲線の傾きを求める公式です。

クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、『蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であること』を、簡単に証明することができます。蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であるということは、「温度が高くなれば飽和蒸気圧が高くなり、温度が低くなれば飽和蒸気圧が低くなる」ということです。ですから、これと、「飽和蒸気圧が大気圧と等しくなる温度で液体は沸騰する」ということをあわせて考えると、

「大気圧が低ければ沸点は降下し,高ければ沸点は上昇する」

ということができます。つまり、クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、大気圧が変わると沸点が変わることを説明できます。

以下は、クラウジウス-クラペイロンの式に関する説明です。

温度 T のときの蒸気圧曲線の傾き dP/dT は、温度 T のときの気化熱(蒸発熱)L、温度 T のときの飽和蒸気の体積 vg、温度 T のときの液体の体積 vl と、式(1)の関係があります。

dP    L
― = ――――     (1)
dT  T(vg-vl)

この式をクラウジウス-クラペイロンの式といいます。ここで、温度 T は摂氏温度ではなく、絶対温度です。また気化熱には、モル当たりの気化熱、体積 vg と vl にはモル当たりの体積を使います(気化熱に1グラム当たりの気化熱を使ってもいいです。このときは体積 vg と vl には1グラム当たりの体積を使います)。

気化熱 L は正の値、絶対温度 T も正の値、飽和蒸気の体積と液体の体積の差 vg-vlも正の値ですので、式(1)の右辺は正の値になります。よって、dP/dT > 0 となり、蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であることが証明されました。

式(1)は、「熱力学的に厳密な式」と呼ばれる類の、とても正確な式なのですけど、このままでは少し使いづらいので、近似式が使われることが多いです。

近似1:飽和蒸気の体積 vg は液体の体積 vl よりずっと大きいので、vg-vl=vg と近似する。
近似2:蒸気を理想気体だと考えて、vg=RT/Pと近似する。ここで R は気体定数、Pは飽和蒸気圧。

この二つの近似を使うと、式(1)の近似式は式(2)になります。

dP   L P
― = ―――     (2)
dT  R T^2

この式もクラウジウス-クラペイロンの式といいます。式(1)にあった飽和蒸気の体積 vg と液体の体積 vl が式(2)では消えているので、式(2)の方が、式(1)よりも使いやすい形をしています。

もうひとつ近似を入れると、蒸気圧曲線の傾きだけではなく、『蒸気圧曲線そのもの』を求める公式を得ることができます。

近似3:気化熱 L は、温度に依らない。

この近似は、前の二つの近似と比べると、ちょっと荒い近似なのですけど、ともかくこの近似を使うと、蒸気圧曲線を求める公式が得られます。

ln(P/101325Pa)=(L/R) (1/Tb - 1/T)     (3)

この式もクラウジウス-クラペイロンの式といいます。左辺のlnは、自然対数(eを底とする対数)をとることを意味します。またTb は、圧力が1気圧=760mmHg=101325Pa のときの沸点です。

クラウジウス-クラペイロンの式と呼ばれている式がいくつもあって、ちょっと紛らわしいのですけど、まあどれも似たようなものですし、式の違いが重要なときには、たいてい数式が書いてありますから、混乱することは少ないと思います。QNo.125760 に数式が書いていないのは、高校生向けに書かれたものだからでしょう。

クラウジウス-クラペイロンの式は、蒸気圧曲線の傾きを求める公式です。

クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、『蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であること』を、簡単に証明することができます。蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であるということは、「温度が高くなれば飽和蒸気圧が高くなり、温度が低くなれば飽和蒸気圧が低くなる」ということです。ですから、これと、「飽和蒸気圧が大気圧と等しくなる温度で液体は沸騰する」ということをあわせて考えると、

「大気圧が低ければ沸点は降下し,高けれ...続きを読む