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金属アルミニウムや、金属亜鉛は水酸化ナトリウムと反応して水素を発生しますよね?現に教科書などの化学反応式を見てもそうなっています。でも実際実験をしてみると、金属亜鉛と水酸化ナトリウムについてはあまり水素が発生しませんでした。むしろほとんど発生しているようには見えなかったのですが、これはなぜなのでしょうか・・・?

ちなみに粉末状の亜鉛を使うと、酸化しているため水素が発生しにくいということはわかったのですが、この場合粉末ではなかったので・・・。

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A 回答 (2件)

水酸化ナトリウムの濃度や、亜鉛の表面の状態にもよるでしょうが、一般に亜鉛と水酸化ナトリウムの反応には加熱が必要なようです。

つまり、その条件では反応速度が遅すぎて、反応の進み具合がよくわからなかったということでしょう。

文面から判断しますと、今回の亜鉛については、比較的表面積が小さいもののようですね。その理由として、粉末状の亜鉛の表面の酸化を危惧しておられるようですが、粉末とはいえ、表面に露出している亜鉛原子はごく一部ですので、多少水素の発生が減少するかもしれませんが、現実問題として、この実験に支障はないと思います。むしろ、表面積が大きいことのメリットの方が大きいと思います。
なお、表面に酸化物があったとしても、それが反応を妨害することはないと思います。おそらく、アルカリによって簡単に溶けてしまうと思います。また、表面が酸化される可能性については、粒状の亜鉛であっても同様です。

「反応する」と書かれていたとしても、どの程度の条件で反応するかということはそれぞれ異なっています。場合によっては、加熱が必要であったり、試薬の濃度を変える必要があったりします。

表面積が大きい亜鉛を用いること、水酸化ナトリウムの濃度を高くすること、温度を高くすることなどが反応を速く進めるための条件になります。
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この回答へのお礼

なるほど・・・!表面がたとえ酸化していても、それが反応に影響することはほとんどないんですね。しかもこの実験の結果の原因は、反応が遅かったからなんですね・・・。とても勉強になりました。回答、本当にありがとうございました!!

お礼日時:2005/12/19 18:37

<実験条件に起因する差>


 もしもアルカリ水溶液の濃度が小さい場合は、アルカリ水溶液との反応で
 生成した塩の溶解度が低い為、皮膜をつくり不活性になることが挙げられます。
 (一方、塩酸などとの反応の場合は、塩(→塩化亜鉛など)の水溶性が高い)
 以下のURLはアルミニウムの場合ですが、亜鉛の場合も状況は殆ど変わりません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB% …

<本質的な差>
充分な濃度の酸、及び充分な濃度のアルカリと反応させた場合でも、
やはり酸との反応に比べて、アルカリでは反応は弱くなります。
この場合、どちらも泡が発生していて皮膜の生成によるとは考えにくいので
(もちろん表面領域での液の撹拌効果の出方には影響があるでしょうが)、
他にも理由があると考えるべきかと思います。

  Zn + 2H^+ → Zn^2+ + H2↑
  Zn + 2OH^- → ZnO2^2- + H2↑
 *実際の亜鉛酸イオンは水と水酸化物イオンが配位した錯体に
  なりますが、ここでは簡略形の「ZnO2^-」で書いています。

両性金属が酸やアルカリとの反応は上記の通り、水素原子との
酸化還元反応です。

このとき、酸との反応では、正電荷を帯びた水素イオン(実際には
オキソニウムイオンH3O^+ですが)と金属との直接反応になります。
(→正電荷の水素イオンが、金属上の電子(=負電荷)を直接攻撃)
一方、アルカリとの反応では、水素は負電荷を帯びた水酸化物イオン
の形で、電子リッチな金属に接近することになります。

この、金属と接近する際の水素の形の違い(=電気的に吸引しあうか、
反発的になるか、の違い)が、金属と反応させた場合の反応性の強弱に
差を生んでいるものと思います。
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この回答へのお礼

酸とアルカリによる水素発生量の違いは、そこにあったんですね。なるほど、それもこの実験の結果の原因の1つかもしれませんね!
とても丁寧な回答をしてくださって、ありがとうございました!

お礼日時:2005/12/19 18:43

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ご指摘のように酸化アルミニウムの結晶はものすごく丈夫な結晶です。
ルビーやサファイアの成分ですね。研磨剤にも使います。
でもボーキサイトは水酸化ナトリウムで処理します。
物質としての反応性と緻密な結晶構造を組んだときの反応速度とに食い違いがあるのでしょう。
反応式としては
Al2O3+3H2O→2Al(OH)3
2Al(OH)3+2NaOH→2Na[(OH)4]
合わせて
Al2O3+3H2O+2NaOH→2Na[(OH)4]
です。
OH^-の働きがあって初めて酸化アルミニウムが水と反応するのかも分かりません。
温度の影響もありそうです。

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 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%83%88)

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この反応の意図といいますか、本質的なところはどこにあるのでしょうか
酸化アルミニウムと水の反応という実験ではいけないのでしょうか?

ところで酸化アルミニウムは水中で電離しますか?
この点も関係しているのでしょうか…?

どうかよろしくお願いします。

こんにちは。

両性酸化物である酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応式として
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②3O(2-) + 3H2O → 6OH(-)
③Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

が与えられたのですが、なぜ水酸化ナトリウムとの反応でなくてはならないのかという点で、この反応の本質が分かりません。

②式で酸素イオンがH2Oから電子を奪い倍の物質量の水酸化物イオンが生成していますが、この反応は一般に酸化物の酸素イオンと水との反応ですよね?
だとすればこの反応式全体は酸化アルミニ...続きを読む

Aベストアンサー

アルミニウムは中性の水中では表面に酸化アルミニウムの不働態皮膜を形成して腐食は進行しません。
ただしpHの影響を受け、酸性領域や塩基性領域では酸化皮膜が壊されて腐食が進行します。
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Q硫化水素の反応

Zn+ は酸性では硫化水素では沈殿しないが、アルカリ性では沈殿する。
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すいません、大学生の方でしたか・・・。
それではズバリ答えの方にいきます(笑)

まずZn2+(亜鉛イオン)と硫化水素(H2S)の反応ですが中性・アルカリ性でZnSの白色沈殿を生じます。
これが沈殿する硫化物です。
つまりZn2+とS2-(硫化物イオン)の反応というわけです。

ではなぜ酸性下では沈殿ができないかというとS2-の存在する量が減ってしまうからです。

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H+が増えすぎると、増えすぎたH+はS2-とくっつこうとします。
つまりおおまかに言うと硫化水素は中性・アルカリ性では2H+とS2-として存在し、酸性ではH2Sとして存在していることになります。

そういう訳でS2-が減るため、酸性では沈殿ができません。

以上、わかりづらい文章ですみません。
補足があったらまたどなたかお願いします。

Q濃硫酸の脱水の反応式は?

こんばんわ。よろしくお願い致します。
化学の教科書に濃硫酸は脱水作用があると書いて有りました。

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Aベストアンサー

一応、昔、予備校講師として化学を教えておりましたので内容としては大丈夫だと思いますが、説明が判り難ければ申し訳ない。こればっかりは直接とネットの違いなので、ダメなら判らない点をもう一度整理して聞いて下さい。それでは本題へ...

まず、質問中にある基本的な誤りを指摘しておかなくてはなりません。
「濃硫酸には脱水作用がある」こと自体は間違いありませんが、その時の反応式は『H2O+H2SO4→?+?』の様にはなりません。

通常、脱水作用というのは『化合物中、もしくは化合物同士の反応時に、その化合物中のHとOを水分子H2Oとして奪う性質とその反応作用』のことを言います。

では、どういう反応なのか?を、以下に例を挙げてみます。
--------------------------------------------------
1)砂糖・ショ糖(スクロース)、デンプン、紙・木材(繊維=セルロース)などの炭水化物に濃硫酸を加えると脱水して炭化します。
  C12H22O11→12C+11H2O
  C6H12O6→6C+6H2O
  C6H12O5→6C+5H2O
2)エタノールに濃硫酸を加えて熱すると、温度の違いによってエチレン又はエチルエーテルが生じます。
  C2H5OH→C2H4+H2O 〔160度で生成〕
  C2H5OH+C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O 〔130度で生成〕
3)蟻酸HCOOHに濃硫酸を加えて熱すると、一酸化炭素が生じます。
  HCOOH→CO+H2O
   ※この反応では、濃硫酸は触媒の働きをしていると考えてよいです。
4)シュウ酸(COOH)2に濃硫酸を加えて熱すると、一酸化炭素が生じます。
  (COOH)2→CO2+CO+H2O
--------------------------------------------------
1)は濃硫酸の「脱水作用」を説明するのに、砂糖・デンプンなどの白いものが炭化によって黒くなることで目で確認できる実験と言う事でよく引用されます。
2)は高校化学の有機化学の範囲では必須の内容ですので、もしmk278さんが高校生や予備校生などでしたら是非覚えておきましょう。
あと、3)4)は一酸化炭素の実験室的製法としてよく知られています。
--------------------------------------------------
以上の各矢印の下部には(H2SO4)と書かれていると思って下さい。
即ち、直接反応するというよりも3)の反応と同様に触媒の様な働き方をしていますので、化学反応式上ではH2SO4自体は現れません。
(電子式などで表記すればよいのでしょうが、なかなかネット上でテキストで表現するのは難しいですね...)

尚、1)~4)とも反応後(式では右辺)の物質にH2Oがありますが、いずれもH2SO4の吸湿作用によってH2SO4自体と結合してしまいます。
H2SO4は水上気圧が極めて小さく、大気中で放置すると空気中の水蒸気を吸収することになります。この吸湿性の高さからよく「乾燥剤」として利用されます。
但し、濃硫酸と反応しやすいアンモニア(NH3)、硫化硫黄(H2S)、二酸化硫黄(SO2)などに対しては乾燥に利用できません。固体の乾燥に使う場合にはデシケーターという器具を用います。

ということで、脱水と言っても「水を直接奪う」というよりも『他の物質のHとOHをもぎ取ってH2Oとして引っこ抜く』イメージで捉えて貰うと判り易いのではないでしょうか?

尚、吸湿作用の場合は濃硫酸が薄まり、希硫酸になる方向で考えて下さい。化学反応というより物理的変化で、電離度が大きくなりイオン化していきます。イオン化式は以下のとおり。
H2SO4 + H2O → HSO4- + H3O+
HSO4- + H2O → SO42- + H3O+

以上です。こんな回答で良いですか?

一応、昔、予備校講師として化学を教えておりましたので内容としては大丈夫だと思いますが、説明が判り難ければ申し訳ない。こればっかりは直接とネットの違いなので、ダメなら判らない点をもう一度整理して聞いて下さい。それでは本題へ...

まず、質問中にある基本的な誤りを指摘しておかなくてはなりません。
「濃硫酸には脱水作用がある」こと自体は間違いありませんが、その時の反応式は『H2O+H2SO4→?+?』の様にはなりません。

通常、脱水作用というのは『化合物中、もしくは化合物同士の反応時に、...続きを読む


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