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金属ナトリウムと水が反応する際に発熱する理由を教えていただけないでしょうか。

A 回答 (5件)

No.1さん、No.4さんとも共通しますが、「発熱」がなぜ起こるか?という議論にはあまり意味がありません。

エネルギーの高い(不安定な)状態から低い(安定な)状態に変化し、その差分のエネルギーが熱になったという「結果」です。

教科書的に反応式を書けば、
H2O(aq) + 2Na(solid) → H2(gas) + 2NaOH(solid)
NaOH(solid) + H2O → NaOH(aq)

上が酸化還元、下が水和ですね。
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発熱反応だから発熱するというだけのことです。


発熱反応かどうかは、反応の前後のエネルギー状態の違いによって決まります。それがなぜかと言われても、結果論的な説明にしかならないでしょうね。
また、自発的に進む反応の多くは発熱反応であると言えるでしょう。
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Na + H2O → 1/2H2 + Na^+ + OH^-


上記反応が起きるときのエネルギー放出。
発火しますので要注意。
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溶解熱。

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発熱するということはエネルギーが放出されるということです。


反応前の状態より反応後の状態の方が安定(持っているエネルギーが小さい)な場合、エネルギーが放出され、発熱します。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%8C%96% …
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Qマグネシウムと水の反応

ナトリウムは常温水と反応するが、
イオン化傾向がナトリウムより一段階小さいマグネシウムは
常温水とは反応しない。

と一般的にはなっているようです。
しかし、今日、学校の実験で、
水道水にマグネシウムリボンを入れてみたら
じわじわマグネシウムに気泡がつき、(水素と思われる)
BTB液を加えると水溶液は青色に変色しました。
水酸化マグネシウムが生成されたようですが、
これは、マグネシウムは常温水と反応する
とみなしてよいものでしょうか。

Aベストアンサー

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
 マグネシウムリボンを薄めた塩酸の中に入れ表面を解かしてきれいにします。2本の試験管に精製水を入れフェノールフタレイン溶液を加えます。片方にきれいにしたマグネシウム、他方にそのままのマグネシウムを入れて静置しておきます。入れてすぐにリボンの表面に沿って赤い色が広がるのが両方の試験管で見られます。コレはすぐに分かります。でもゆっくりしか反応しません。試験管全体に広がるのには時間がかかります。泡もかすかに分かる程度です。かき混ぜがありませんので溶液全体が赤くなるというところまでは行きません。半時間ほどして試験管を振って見るとリボンそのままの方は炭酸水素ナトリウムぐらいの発色でした。きれいにしたリボンの方はもう少し赤い色でした。

マグネシウムはアルミニウムよりもかなり反応性が高いです。表面の酸化被膜もアルミニウムほど強固なものではありません。

室温の水とゆっくり反応すると考えていいと思います。
でもCaやNaに比べると「極端に遅い」と言っていいほどです。フェノールフタレインの発色はすぐに分かるのですから生徒実験で充分確認できるレベルです。

kuuya様の質問の通りだと思います。

酸化還元電位の値は#7に載せています。

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
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Q金属ナトリウムはなぜ灯油中に保存するのか?

タイトル通りです。

忠実に明確に知りたいです。

お願いします。

Aベストアンサー

金属Naの性質
 (1).常温で水と激しく反応して水素を発生し、水溶液はアルカリ
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 (2).空気中に放置すると短時間で表面の光沢を失い、白色の酸化物
   M2Oになる。
  
   以上のことから、通常石油中に保存します。(水分がないこと
   および石油中に沈んで空気接触を防ぐことが出来る)

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ある質問で、塩酸濃度の違いによっては銅と反応して水素ができる。と意見があったのですが、詳しい方、どうか教えてください。

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
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Q蒸気圧ってなに?

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Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

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気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Qヨウ素とヨウ化カリウム水溶液

高校化学からの質問です。
参考書に、ヨウ素はヨウ化カリウム水溶液に溶けるとあったのですが、どのようにとけているのでしょうか?イオンになって溶けているのではないようなのですが。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

まず初めに、ヨウ化カリウムを水に溶かすと、K+(カリウムイオン)と、I-(ヨウ化物イオン)に電離します。
  化学式であらわすと、KI⇔K+ + I- となります。
ここにヨウ素を入れると、ヨウ化物イオンと反応して、I3-(三ヨウ化物イオン)となって溶けます。
  化学式であらわすと、I2 + I- ⇔I3-
となります。
 このような仕組みでヨウ素は溶けています。

参考URL
 ・wikipedia ヨウ素 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A8%E3%82%A6%E7%B4%A0
 ・wikipedia 三ヨウ化物 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E3%83%A8%E3%82%A6%E5%8C%96%E7%89%A9
 ・wikipedia ヨウ化カリウム http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A8%E3%82%A6%E5%8C%96%E3%82%AB%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0        

まず初めに、ヨウ化カリウムを水に溶かすと、K+(カリウムイオン)と、I-(ヨウ化物イオン)に電離します。
  化学式であらわすと、KI⇔K+ + I- となります。
ここにヨウ素を入れると、ヨウ化物イオンと反応して、I3-(三ヨウ化物イオン)となって溶けます。
  化学式であらわすと、I2 + I- ⇔I3-
となります。
 このような仕組みでヨウ素は溶けています。

参考URL
 ・wikipedia ヨウ素 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A8%E3%82%A6%E7%B4%A0
 ・wikipedia 三ヨウ化物 http://ja.wiki...続きを読む

Q金属+水の化学反応式の作り方についての質問です。

金属+水の化学反応式の作り方についての質問です。
化学が苦手な受験生です。

金属の部分が単体なのでこの反応は酸化還元反応ですよね?
だから「亜鉛+水」、「鉄+水」の反応式を以下のように作ってみたのですが、正解の
「Zn + H2O → ZnO + H2」
「3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2」
になりません。

Zn → Zn2+ + 2e-
2H+ + 2e- → H2
の2式を足して、
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
となります。
答えの式を見ると両辺にO2-を加えるとなりますが、加える理由がわかりません。

同様に、
Fe2+ → Fe3+ + e-
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
この2つの半反応式からe-を消去すると、
2Fe2+ + 2H2O → 2Fe3+ + H2 + 2OH-
となってこっちの方は答えの方と全然似付かない式になってしまいます。

Aベストアンサー

元になる式からして違う。
Zn       → Zn2+ +  2e-
  2H+ + 2e- → H2
水と反応の水はどこ??


Fe2 +   → Fe3+ +      e-
2H2O + 2e- →    H2 + 2OH-

鉄と反応の鉄はどこに?


この場合こういう求め方はせずに

?Zn + ?H2O → ?ZnO + ?H2  Znは12族で2価になるので

?Fe + ?H2O → ?Fe(m)O(n) + ?H2

としてから、鉄の酸化後の価数から式を作って行くのが普通ですね。

Q一酸化炭素COが完全燃焼して

一酸化炭素COが完全燃焼して
二酸化炭素CO2ができるとき
一酸化炭素1molあたり283KJの熱が発生する

化学反応式を教えて下さい


一酸化炭素1molあたりの熱量なので
一酸化炭素の係数を1にするために
両辺に二分の1をかける
(式の形でおかずに計算すること)

全然分かりません(;_;)
教えて下さいっ(´\ω\`)

Aベストアンサー

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

 化学反応式は

 2CO + O2 → 2CO2

となりますが、熱化学方程式では注目する物質 1mol あたりで考えるので、注目する物質の係数が 1 になるようにします。今回の場合は、一酸化炭素に注目しているので、CO の係数が 1 になるようにすべての項目に 1/2 をかけ、次のようになります。

 CO + (1/2)O2 = CO2 + 283kJ

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が 283kJ 発生する」ということです。


--------------------

#1さんの

>酸素原子1つでは、存在する事は出来ません。
>ですの化学反応式ので両辺に1/2をかける事自体
>ナンセンスです

ですが、熱化学方程式の係数は分子の個数ではなく、反応する物質の物質量ですから 1/2 をかけるのに何の問題もありません。「酸素分子 1/2個」はナンセンスでも「酸素 1/2mol」にはちゃんと意味があります。

http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture1/lect3011.html

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

 化学反応式は

 2CO + O2 → 2CO2

となりますが、熱化学方程式では注目する物質 1mol あたりで考えるので、注目する物質の係数が 1 になるようにします。今回の場合は、一酸化炭素に注目しているので、CO の係数が 1 になるようにすべての項目に 1/2 をかけ、次のようになります。

 CO + (1/2)O2 = CO2 + 283kJ

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が ...続きを読む


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