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亜鉛やアルミニウムと水酸化ナトリウムの化学反応式に水分子の化学式を入れるのはなぜですか?

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A 回答 (5件)

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。

アルミニウムの表面を電解酸化して酸化アルミニウムに変えたものをアルマイトと呼んでいることはご存知ですね。丈夫な皮膜ができています。でも電解酸化を行うとどうしても小さな穴が開いた状態になってしまうようです。この穴がなければ電流は流れませんので避けられない事のようです。でも穴をふさぐ処理をしなければ被膜としての役をなさない事になります。高温水蒸気を使って穴をふさぐという解説を読んだことがあります。これは酸化アルミニウムが熱水、または高温水蒸気と反応することを利用したものです。
(wikiで確かめてみると載っていました。化学辞典にも載っています。
 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB% …

※ 酸化アルミニウムにはいろんなタイプのものがあるようです。水の付着具合にも幅があるようです。
コランダム(鋼玉)と言われているα-アルミナと他のアルミナでは反応性にかなりの違いがあるようです。Al2O3という表現だけでは表し切れないことになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
毎回、ご丁寧に解説いただき感謝しております。

お礼日時:2011/12/16 06:57

反応式を書いて考えていますか。



酸化アルミニウムが水酸化ナトリウムに溶けるというのはボーキサイトからアルミを取り出す前処理の段階でも使われている反応です。

#3に書いた反応と同じものです。
Al(OH)3+NaOH→Na[(OH)4]
水酸化物と酸化物が相互に移り変わることができるというのは習っていることですね。
Ca(OH)2⇔CaO+H2O
加熱で右に動きます。常温では左向きに進みます。CaOが乾燥剤として使われている物質だということも知っておられますね。CaOもCa(OH)2も水に溶かせばどちらもアルカリ性の強い溶液になります。水中に存在するイオンの種類は同じものです。
金属の種類によって起こりやすさにいくらかの違いがありますが基本的にはどの酸化物でもこの移り変わりが起こり得るとして考えてもらっていいでしょう。
水酸化鉄を加熱すれば酸化鉄になります。水酸化アルミニウムを加熱すれば酸化アルミニウムになります。

2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
として考えればあなたが見たと思われる反応式が出てくるのではないでしょうか。
もしかしたら水酸化ナトリウムと反応してできる物質の化学式がNa[(OH)4]ではなくてNaAlO2になっているかもしれません。これも水溶液から取り出した後加熱すると得られると考えればいいでしょう。

Na[(OH)4]→NaAlO2+2H2O

この回答への補足

その後、冷静になったら、また混乱してきましたので、質問です。
 >水酸化物と酸化物が相互に移り変わることができるというのは習っていることですね。
 >Ca(OH)2⇔CaO+H2O
 >加熱で右に動きます。常温では左向きに進みます。
 >どの酸化物でもこの移り変わりが起こり得るとして考えてもらっていいでしょう。

 生石灰ならまだしも、非常に不思議な説明だと思います。
  ということは、常温でAl2O3 + H2O → Al(OH)3 が進行するのですか?
酸化アルミニウムはルビーやサファイヤの主成分であり、そんなものが常温で水と反応
 するとはなかなか想像がつきませんが?

補足日時:2011/12/15 21:11
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この回答へのお礼

大変明確にわかりました。ありがとうございました。もう少し、高校時代、化学をしっかりと勉強すればよかったと後悔しています。 また、質問させてやって下さい。


 

お礼日時:2011/12/15 18:09

水酸化ナトリウムに溶けるということなのでNaOHだけでいいのではないかという意味でしょうね。



反応によって水素が発生します。これは酸と金属の反応の場合と同じです。
でもアルカリ性の溶液ではH^+が少ないはずですから不思議ですね。多いのはOH^-です。
従ってこの水素は金属と水との反応で出てきたものと考えざるを得ません。
Naが水と反応して水素を出すという時の反応と同じことが起こっていると考えるのです。
2Na+2H2O→2NaOH+H2
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2
Alはイオン化傾向の大きな金属です。
水溶液の電気分解では単体を取り出すことができない金属の例としても出てきます。
こういう反応が起こる金属であるとしていいはずです。
でも普通はこういう反応は観察されません。
多分、生じたAl(OH)3が水に溶けにくいということが理由になっているでしょう。
NaOHの働きはこのAl(OH)3を溶かすというところにあります。
Al(OH)3+NaOH→Na[Al(OH)4]
この2つの式を合わせると教科書に出てきている式が得られます。
2Al+2NaOH+6H2O→2Na[(OH)4]+3H2
H2Oは反応に巻き込まれた物質というよりは反応の主役です。

化学反応式に顔を出している物質は必ず反応に関与している物質です。
反応によって量の変化が生じているから式の中に入ってきます。

反応に大きな働きをしていても量に変化が生じない物質は反応式には顔を出しません。
「重要でないから省略される」ということではありません。
 水溶液中での反応では水が大きな働きをしています。
でも反応によって水の量に変化が生じた場合だけ反応式にH2Oという表現がでてきます。
反応式の中の存在する水の量を表しているのではなくて変化した水の量を表しています。
触媒が反応式の中に出てこないのもおなじ理由です。その物質が存在していなければ反応が起こらないのですが反応によってどんどん消費されていくということが起こらないから式には書かないのです。反応が起こるための条件として式に補足的に書かれるという扱いになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。ご指摘の通り、この部分に関する質問でした。

 >Naが水と反応して水素を出すという時の反応と同じことが起こっていると考えるのです。
  2Na+2H2O→2NaOH+H2
  2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2
 >H2Oは反応に巻き込まれた物質というよりは反応の主役です。

 ⇒ それでは、酸化アルミニウムや酸化亜鉛と水酸化ナトリウムとの反応ではどうなのでしょうか?こ   ちらの反応では、水素の形成は見られないはずですが、反応式に水を関与させます。

お礼日時:2011/12/15 08:39

No.1の方の通りです。


逆に言えば、化学反応を言葉で表現する時は、重要でないorあたり前の物質の反応や生成は省略されることがあるということです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。多少質問がおおざっぱでしたので、後ほど改めて質問を入れなおしたいと思います。

お礼日時:2011/12/15 07:14

化学反応式がどういうものかを考えてください。


反応に水が巻き込まれているから書くだけです。
そうでなければ書く必要がありません。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。多少質問がおおざっぱでしたので、後ほど改めて質問を入れなおしたいと思います。

お礼日時:2011/12/15 07:14

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Q酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応について詳しく教えていただけませんか?

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
①Al(3+) + 8OH(-) → 2[Al(OH)4](-)
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ウムと水との反応となって、生成した水酸化物イオンと余ったアルミニウムイオンによって錯イオンが形成されるという反応になるのではないのかと思ったのです。

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
①Al(3+) + 8OH(-) → 2[Al(OH)4](-)
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。
この場合は塩基領域ですが、水酸化ナトリウムのような強塩基の場合、
①の反応が起こりアルミは水溶液に溶けてしまいます。
表面の酸化アルミニウムは、
③の反応でNa[Al(OH)4]になりますがこの物質は強塩基水溶液中に存在していて固体として単離は難しいです。

①②③は、酸化アルミニウムの強塩基(水酸化ナトリウム)溶液中での性質を表したものです。

Q酸化アルミニウムの反応式

酸化アルミニウム(Al2O3)のHClおよびNaOHとの反応式を探しているのですがなかなか見つかりません。どのような反応をするのか教えてください。できれば反応式を教えてください。

Aベストアンサー

rei00 です。前回の質問の続きですね。

HCl との反応: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + H2O

NaOH との反応: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]


実は前回の私の酸性酸化物,塩基性酸化物の定義が間違っていました。訂正しようとしたんですが,質問を締め切った後でした。申し訳有りません。下記のペ-ジを参考にご訂正下さい。

参考URL:http://www.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter4/lecture3/lect4031.html

Q化学反応式の書き方

以前投稿させていただいたものですが再びです。

アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応の考え方についてアドバイスを頂いたのですが、友達にその説明しても納得してくれませんでした。
アルミと水酸化ナトリウムの反応に限りませんが、両性元素は酸にも塩基にもなりますからどちらとも反応します。酸との反応については問題ないのですが、塩基との反応で錯体ができるので若干反応式がややこしくなります。そしてその例としてアルミと水酸化ナトリウムを挙げますが、

2Al+2NaOH+6H2O→2Na[Al(OH)4]+3H2↑

といったようになります。これを書くときの手順ですが、例えば反応する物質に水が書かれていないのに反応式には書かなければなりません。もちろんそれは水の半反応式から表れるのは理解できました。ただ友達は反応の物質から作れるのではないかというのです。

Al+NaOH で錯体[Al(OH)4]^-が出来て...
Al+NaOH→Na[Al(OH)4]
あれ、係数合わない!
Al+4NaOH→~~~~~~

といった具合にいかないか、と言うのです。少なくとも僕には出来ませんでした。こんなやり方でできるのでしょうか?

酸との反応の例としてアルミと塩酸を挙げますが、

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
とならすんなりかけるというのです。

友達の言ってるので出来るならそれに越したことはないのですが...アドバイスお願いします。

以前投稿させていただいたものですが再びです。

アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応の考え方についてアドバイスを頂いたのですが、友達にその説明しても納得してくれませんでした。
アルミと水酸化ナトリウムの反応に限りませんが、両性元素は酸にも塩基にもなりますからどちらとも反応します。酸との反応については問題ないのですが、塩基との反応で錯体ができるので若干反応式がややこしくなります。そしてその例としてアルミと水酸化ナトリウムを挙げますが、

2Al+2NaOH+6H2O→2Na[Al(OH)4]+3H2↑

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Aベストアンサー

まったく化学的でなく,検討違いかもしれませんが、僕は両性元素と塩基の反応式の場合こう解いています。

1.まず、問題文からここまで考える。錯体は何ができるかを覚えておく。( )は場合によっては水が入ります。
Al+NaOH+(  )→Na[Al(OH)4]

2.次に錯体の係数を1とおき、Al,NaOHの係数をつけます。

1Al+1NaOH+(  )→1Na[Al(OH)4]

3.次にOHの数を考えます。反応後に4OHがあり、反応前にOHが1つあるので( )にOHを3つ作るため,3H2Oを足します。

1Al+1NaOH+3H2O→1Na[Al(OH)4]

4.これで反応前のOHが4つになったので,水から残りのあまったHをH2として反応後に足します。

1Al+1NaOH+3H2O→1Na[Al(OH)4]+3/2H2

5.あとは整数倍して終わり。

このやり方でおそらく友達のいっていたやり方と近いのではないかと思いました。なお,アルミと水酸化ナトリウムの場合、水酸化ナトリウム水溶液と書いていませんか?この水溶液が反応前の水に相当すると考えています。

まったく化学的でなく,検討違いかもしれませんが、僕は両性元素と塩基の反応式の場合こう解いています。

1.まず、問題文からここまで考える。錯体は何ができるかを覚えておく。( )は場合によっては水が入ります。
Al+NaOH+(  )→Na[Al(OH)4]

2.次に錯体の係数を1とおき、Al,NaOHの係数をつけます。

1Al+1NaOH+(  )→1Na[Al(OH)4]

3.次にOHの数を考えます。反応後に4OHがあり、反応前にOHが1つあるので( )にOHを3つ作るため,3H2Oを足します。

1Al+1NaOH+3H2O→1...続きを読む


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