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問題集の解答では一酸化窒素となっているのですが、僕はアルミや鉄は水素よりイオン化傾向が大きい金属なので、塩酸との反応のように水素イオンとの間で酸化還元反応が起きて水素が発生するのでは?と考えました。
それとも希硝酸の酸化力が大きいので、水素イオン(あるいは発生した水素?)との兼ね合いで硝酸も還元されて一酸化窒素が(水素より多めに)発生するということでしょうか?
またアルミや鉄以外の金属(例えばアルカリ金属や亜鉛)でも希硝酸との反応では一酸化窒素が発生するのでしょうか?
よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

NOと答えさせるのは無理だと思います。



硝酸の反応はややこしいようです。
銅と硝酸の反応はその中でも条件が比較的に簡単になる場合だということのようです。
それでもNOが出る、NO2が出るというのは濃度によって徐々に移り変わって行く内容だそうです。ある濃度でぱっと切り替わるのではなくて混合気体の割合が変わって行くことになります。NO2には色が付いています。目で見て発生が分かるという判断であれば濃硝酸を5倍程度(3mol/L程度)に薄めると無色の気体の発生が主になります。この硝酸をさらに薄めて行くと無色の気体の発生も起こらなくなります。ハッキリと濃度を確かめたわけではありませんが多分、0.1mol/Lでは気体の発生は観察されないでしょう(観察されたとしてもものすごく弱いものでしょう)。
でも0.1mol/Lの硝酸にマグネシウムを入れれば気体が出てくるでしょう(これはかなりはっきりとした反応です)。
銅では気体が出てこないのにマグネシウムでは出てくるとしたら水素だということになります。

希硝酸にも幅があることになります。
普通、硝酸が酸化剤として働いてNOを発生すると言われている希硝酸はある程度濃い希硝酸(濃度の目安では10倍の幅)だということです。

ある程度濃い硝酸にマグネシウムを入れるとどうなるでしょう。
NOとNO2,H2が混ざって出てくるというだけではなくてN,H,Oの組み合わせでできるいろんな化合物が発生するようです。(硝酸の濃度によって各種の気体の割合がどのように変化していくかを表している図を載せている本を見た事があります。でも今手元にありませんので確認できません。)

とにかく、イオン化傾向の大きな金属と硝酸の反応を問うというのは無理な話です。
アルミニウムは硝酸に溶けにくい(表面に丈夫な酸化物の被膜ができる)というのは教科書にも載っていることですからなおさら不適当だということになります。

NO2は水に溶けます。
3NO2+H2O→2HNO3+NO
これは硝酸の製法としても使われている反応です。
濃硝酸はNO2が飽和していると考えていいでしょう。
だから反応によってNO2が生じればそのまま外に出てきます。
水で薄めて上の反応が充分に起こるのであれば外にNO2は出てこないでNOだけが出てくるということになります。私のやった経験では濃硝酸と銅の反応が起こっている試験管に水を加えて体積を3~5倍ぐらいにするとほとんど褐色の気体の発生は無くなります。不透明な緑色の溶液がさっと透明な青い溶液に変わります。無色の気体の発生だけになっているからです。
細かい仕組みは分かりません。でも希硝酸でNOが出るというのは発生したNO2が水と応してNOに変わったからだと考えてもいいのではないでしょうか。
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この回答へのお礼

返事が遅れてしまいすみません。
やっぱりそうですよね、一概に答えることはできないという意味でやはりあまりよくない問題なのかなと思います。
希硝酸の濃度によっても反応が変わってくるという視点も、字面だけで勉強している自分には新しいことでした、ありがとうございます。

お礼日時:2011/07/17 23:53

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Aベストアンサー

>希硝酸中でも溶けないと思うのですが
根拠は?

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板状のアルミ片を塩酸に溶かす場合でも表面に傷をつけて皮膜を破ってやるとよく反応が進むと説明されています。

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塩酸にアルミ箔を溶かした場合でもしばらくすると薄い黄色になります。家庭用のアルミ箔には鉄がかなり入っているからだという説明を聞いたことがあります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa65146.html

「黄緑」っぽくなったということですがよく分かりません。
水素がよく発生する条件の下であれば「Fe3+(黄褐色)の鉄が還元されてFe2+(青緑)ができて混ざった結果の黄緑」であるとも推測できます。

NO2の発生によるものと言うのは「?」です。NO2が溶液の色が変わるぐらいも発生すれば気体として出てきています。アルミニウムと濃硝酸の反応でもくもくと気体が出るくらい反応が速く進むというのが「?」なのです。
溶液の色の変化はNO2が溶けた事によるものではありません。気泡に色が付いているから混ざって見えるのです。NO2が水に溶ければ無色になります。
3NO2+H2O→2HNO3+NO (A)

銅と濃硝酸の反応では溶液の色が緑になります。銅イオンの青色とNO2の褐色が混ざると緑に見えます。
この反応溶液の一部を別の試験管にとり放置します。溶液の色が徐々に青くなっていきます。
反応中の溶液に水を加えて体積を3倍程度にしてやると褐色の気体の発生はなくなって青い溶液の中から無色の泡が出てきている反応になります。冬場の冷たい水道水を使った実験でも十分起こります。(A)の反応が起こって無色のNOの発生になるからでしょう。この反応に関する限り濃硝酸でNO2が発生すると言うのは「濃硝酸にはNO2が溶けにくい」というのと同じ事になっているようです。硝酸HNO3が十分にあれば新たに硝酸を作る反応(A)は起こりにくいということです。

3NO2+H2O→HNO2+HNO3 (B)
が起こるという説明もあります。冷水で濃度の低い場合のようです。
普通は(A)だろう思います。
オストワルド法では反応(A)を使っています。
大気汚染での窒素酸化物の分析では(B)を使っています。

#2の回答ではNOの発生の式が書いてあります。
NOは無色ですから溶液の色は変わりません。NOが出るとしたら酸化作用が働いていますから不動態化が問題になります。「一度空気中に出たNOがNO2に変わり、水の中に気泡として混ざりこんで溶液に色が付く」という説明には無理がありすぎます。

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Q硝酸と金属

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鉄+希硝酸→水素
アルミニウム+希硝酸→水素
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なぜ後ろの二つは一酸化窒素ができないのでしょう。
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>銅+希硝酸→一酸化窒素
>銅+濃硝酸→二酸化窒素
については
希硝酸:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑
濃硝酸:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2↑
と硝酸が分解しつつ銅を溶かしていきます。
一方、
>鉄+希硝酸→水素
>アルミニウム+希硝酸→水素
鉄:
2Fe + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2↑
アルミニウム:
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Q二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式

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Aベストアンサー

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e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
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2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
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Q1M 硝酸の調製方法

 手元に濃硝酸(1.42)69%のものがあります。
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nan_01さん、こんばんは。

濃度調製に関しては各原子量や比重などのデータを必要としますが、今回は比重が示されているので原子量から分子量を求めましょう。

硝酸を化学式で示すとHNO3と表せます。ここでH,N,Oの各原子量を1.0、14.0、16.0とすると硝酸の分子量は63.0g/molとなります。

ではまず濃硝酸のモル濃度を求めます。
濃硝酸を1Lと仮定します。すると溶液の重量は、
1000mL×1.42g/mL=1420g
が求まります。次に溶質を求めると、
1420g×69÷100=979.8g
ゆえにモル量は
979.8g÷63.0g/mol=15.55mol
すなわち1Lと仮定したので15.55mol/lとわかりましたね。

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C':希釈後の濃度
V':希釈後の量
とすると、CV=C'V'という公式が成り立つので
15.55mol/l×V=1.00mol/l×V'
として計算できます。

濃硝酸がどのくらいあるのか、1Mの硝酸がどのくらい必要なのかはわからないのでここまでにしておきます。

nan_01さん、こんばんは。

濃度調製に関しては各原子量や比重などのデータを必要としますが、今回は比重が示されているので原子量から分子量を求めましょう。

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Q塩酸に鉄を入れて溶けていくと液の色が緑色になるのは?

小学校で「水溶液の性質」という単元の学習があります。塩酸がアルミニウムや鉄を溶かすことは理解させることができたのですが、鉄を溶かすことを理解させるために前日から鉄をつけておくと塩酸の液の色が緑色に変色しますよね。子どもから「なぜ緑色になるのですか?」という質問があり、答えに窮してしまいました。どなたかその理由を教えていただけないでしょうか?お願いします。

Aベストアンサー

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Q酸の強さと酸化力について

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酸化力について
これも何によって定まるのかが分かりません。
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最後に・・・
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Aベストアンサー

酸の強さは、水素イオンの濃度の濃さです。pHなどでこれをあらわします。

酸化力とは反応物を酸化させる(電子を奪う)力があるものを表します。
酸化力のある酸というのは、水素イオンと対になっている部分のイオンに酸化力があるものを示します。
たとえば、塩酸であれば塩化物イオンCl-がそれに該当しますが、これは酸化反応を起こしません。(反応時に反応物から電子を奪わない。)なので、塩酸は酸ではある(水に溶かすと水素イオンを出す)が、酸化力はありません。
しかし、硝酸や熱濃硫酸の場合は、硝酸イオンなどが反応物を酸化させる(反応物から電子を奪う)い、なおかつ水溶液中で水素イオンを出すので、酸化力がある酸という表現を使います。