(2)族イオンでCu2+とAsO4(3-)がぶんりできるのはなぜですか?
Cu2+,Fe3+、Zn2+がそれぞれ0.01mol dm-3 、[H+]=0.3mol dm-3 の溶液にH2Sガスを吹き込んだ際、ZnSが沈殿すると考えていいんでしょうか?
おしえてください

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溶解度積」に関するQ&A: 分析化学 溶解度積

A 回答 (3件)

学生実験でしょうか,実験書には説明がありませんか。



最初の質問に関しては,私も inorganicchemist さんと同じく,「本当にCu(2+)とAsO4(3-)の分離の問題ですか?」と言う疑問を持っています。

お書きの「(2)族イオン」というのは「第 II 族カチオン」の事ですよね。そうであれば,Cu(2+) と As(3+) の分離などとなるはずですが。一応そう考えて回答します。

同じ第 II 族カチオンであっても,Cu(2+) は銅亜族と呼ばれるグル-プ[Hg(2+), Pb(2+), Bi(3+), Cu(2+), Cd(2+)]に属し,As(3+) はスズ亜族と呼ばれるグル-プ[Sn(2+), Sn(4+), As(3+), As(5+), Sb(3+), Sb(5+)]に属します。この両者の違いは,スズ亜族の硫化物は約 50 ℃の硫化アンモニウムに溶解するが,銅亜族の硫化物は溶解しない事です。この性質の相違が両者の分離に利用されます。

2つ目の質問の Cu(2+) は第 II 族カチオン,Fe(3+) は第 III 族カチオン,Zn(2+) は第 IV 族カチオンです。

カチオンの族分離の際には,HCl による沈殿生成(第 I 族カチオンの分離),酸性硫化水素による沈殿生成(第 II 族カチオンの分離),NH4Cl 存在化での NH3aq による沈殿生成(第 III 族カチオンの分離),NH4Cl 存在化の NH3aq アルカリ性での硫化水素または硫化アンモニウムによる沈殿生成(第 IV 族カチオンの分離),NH3aq アルカリ性下での (NH4)2CO3 溶液による沈殿生成(第 V 族カチオンの分離),が使われます。

この事から,二つ目の質問については分かりますよね。

【参考文献】
「無機定性分析を題材とした 化学実験 1978年版」○○大学教養部化学教室編
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ヒ酸についての溶解度は知りませんが、「困り度1」 ということですので、


化学の一般的な範囲で回答させていただきます。

ヒ酸は(3-)と電荷が大きいので沈殿を生じやすいのでしょうね。
2族イオンの炭酸塩、硫酸塩の性質が参考になるかもしれません。


硫化水素を水溶液に通じたときに、液性が酸性であるとS(2-)は
ほんのわずかしか生じません。そのため、比較的溶解度積の小さい
CuSが最初に沈殿します。塩基性にして行くにつれて、溶液中のS(2-)が
増えていきます。そのため、次にZnSが沈殿し、最後にFe(3+)が還元されて、
FeSが沈殿します。
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以下、二点補足をお願いします。



1.本当にCu(2+)とAsO4(3-)の分離の問題ですか?

2.「Cu2+,Fe3+、Zn2+がそれぞれ・・・」この部分はこれより前の部分とは
  独立した質問でしょうか? それとも関連しているのでしょうか?

この回答への補足

1.本当です。酸性下とアルカリ性下で沈殿が生成したり溶解したりということみたいなのですが。
2.独立した問題です。
説明不足ですいません

補足日時:2001/06/20 13:04
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よろしくお願いします。

Aベストアンサー

イオン化傾向は以下の通りです。
(1)Mg>Zn>Fe>(2)Cu>Ag>(3)Au

(1)のグループはHよりもイオン化傾向が大きいので、酸(H+を放出)に溶けます。
(2)はイオン化傾向がHよりも小さく通常の酸には溶けませんが、
希硝酸、濃硝酸、熱濃硫酸という酸化力の強い酸には酸化されて溶けます。
(3)のグループはイオン化傾向が非常に小さく王水にしか溶けません。

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QKI+AgNO3→AgI(黄)↓+K(+)+NO3(-)やNa2SO4+BaCl2→BaSO4(白)↓+2Na(+)+2Cl(-)は正しい?

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KI(ヨウ化カリウム)にAgNO3(硝酸銀)水溶液を注いだらその水溶液にはAgl分子とK(+)、NO3(-)が存在するのでしょうか?
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つまり、
Na2SO4+BaCl2→BaSO4(白)↓+2Na(+)+2Cl(-)
となると言っていいのでしょうか?

Aベストアンサー

考え方は合っていますが、反応式は以下のように表現されます。

KI+AgNO3→AgI+KNO3

Na2SO3+BaCl2→BaSO4+2NaCl

なお、BaCl2は塩化アンモニウムではありません。

塩化アンモニウムは NH4Cl
BaCl2は塩化バリウム です。

Q鉄イオンになぜFe2+とFe3+があるの?

イオンに価数の違うものがあるという現象が理解できません・・・。

例えば、水素イオンだったらH+しかありませんよね。電子を一つ外に出した方が安定だから。

でも、鉄イオンにFe2+とFe3+があるじゃないですか!!

じゃあ、このイオンたちは外に電子を二つだしても、三つだしても安定なのでしょうか。変です。安定状態は一つじゃないんですか。あの最外核電子が希ガスと同じになると安定。

仮に安定状態にかかわらずイオンになれるんだとすれば、Fe+~Fe10+とかいくらでもありそうな気がするのです。でも、鉄の場合はFe2+とFe3+くらいしか聞かないですし、水素の場合のH2+も聞きません。どうしてでしょう(-_-;

Aベストアンサー

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要なエネルギーはNa^+を実現するために必要なエネルギーよりも2倍以上大きいです。でもCa^2+は安定に存在します。これはイオン化エネルギーの大きさだけでは判断できない事です。
CaOとNaClは結晶構造が同じです。融点を比べると結合の強さの違いが分かります。
NaCl 801℃   CaO  2572℃

CaOの方が格段に結合が強いことが分かります。
結合が強いというのを安定な構造ができていると考えてもいいはずです。
NaClは(+)、(-)の間の引力です。CaOは(2+)、(2-)の間の引力です。これで4倍の違いが出てきます。イオン間距離も問題になります。Ca^+には最外殻のs軌道に電子が1つ残っていますからCa^2+よりも大きいです。荷電数が大きくてサイズの小さいイオンができる方が静電エネルギーでの安定化には有利なのです。
Fe(OH)2よりもFe(OH)3の方が溶解度が格段に小さいというのも2+、3+という電荷の大きさの違いが効いてきています。サイズも小さくなっています。

イオンは単独では存在しません。必ず対のイオンと共に存在しています。
水和されていると書いておられる回答もありますが対のイオンの存在によって安定化されるというのが先です。
水溶液の中であっても正イオンだけとか負イオンだけとかでは存在できません。水和された正イオンと水和された陰イオンとが同数あります。水和された負イオンの周りは水和された正イオンが取り囲んでいます。液体の中にありますからかなり乱れた構造になっていますが正負のイオンが同数あって互いに反対符号のイオンの周りに分布しているという特徴は維持されています。

3.d軌道に電子が不完全に入っている元素を遷移元素と呼んでいます。
  「遷移」というのは性質がダラダラと変わるということから来た言葉です。普通は族番号が変われば性質が大きく変わります。周期表で横にある元素とは性質が異なるが縦に並んでいる元素とは性質が似ているというのが元素を「周期表の形にまとめてみよう」という考えの出発点でした。だから3属から11族を1つにまとめて考えるという事も出てくるのです。
 性質が似ているというのは電子の配置に理由があるはずです。電子は最外殻のsに先に入って後からdに入ります。エネルギーの逆転が起こっていますが違いは小さいものです。まず外の枠組み(s軌道)が決まっている、違いは内部(d軌道)の電子の入り方だけだというところからダラダラ性質が変わるというのが出てきます。M^2+のイオンがすべて存在するというのもここから出てきます。11族の元素に1+が出てくるのは内部のd軌道を満杯にしてs軌道電子が1つになるというからのことでしょう。これは#7に書かれています。でもそれがなぜ言えるのかはさらに別の理由が必要でしょう。
 s軌道の電子が飛び出してイオンができたとすると残るのはd軌道の電子です。イオンのサイズがあまり変わらないというのはここから出てきます。
 イオンの価数の種類が1つではないというのも遷移元素の特徴です。エネルギーにあまり大きな違いのないところでの電子の出入りだという捉え方でもかまわないと思います。イオン単独で考えているのではなくてイオンが置かれている環境の中で考えています。イオン化エネルギーの大小だけではありません。
 色が付いている化合物が多いというのもエネルギー的にあまり大きな違いのない電子配置がいくつか存在する、そのエネルギー状態は周囲の環境によって割合と簡単に変化するという事を表しています。普通なら電子遷移は紫外線の領域です。可視光の領域に吸収が出るのですから差の小さいエネルギー準位があるという事です。この色が周りに何があるかによって変化するというのも、変動しやすいエネルギー順位があるという証拠になるのではないでしょうか。酸化銅、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、結晶の色は異なります。水和された銅イオン、アンモニアが配意した銅イオンもはっきりとした色の違いがあります。

4.今考えているイオンの電荷は実電荷です。酸化数は実電荷に対応しているとは限りません。
 単原子イオンの酸化数はイオンの価数そのままですが、単原子イオンではない、分子中の原子、または多原子イオンの中の原子の酸化数は形式的に電荷を割り振ったものです。イオンでないものであってもイオンであるかのように見なしているのです。「Cr^(6+)」が存在するなんて書かれると「????」となってしまいます。Cr2O3の融点が2436℃、CrO3の融点が196℃であるという数字から考えるとCrO3はイオン性ではありません。無水クロム酸とも言われていますがCrO4^2-の中の結合と同じであろうと考えられます。
 CO2はC^(4+)1つとO^(2-)2つが結合したものと教えている中学校があるように聞いていますが困ったことです。「硫酸の中の硫黄の原子価は6+である」と書いてある危険物のテキストもあります。酸化数と原子価の混同はかなり広く見られることのようです。Cr^6+ という表現はそれと同列のことですから堂々と回答に書かれては困ることです。

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要...続きを読む

QFe2O3とCr2O3はpHを下げればFe2+とCr3+になりますか?

ステンレスは錆びないのではなくて錆びにくいということで、錆の中にはFe2O3とかCr2O3が含まれていると思います。これらを除去したいのですが、pHを下げればこれらが溶けてFe2+とCr3+になりますか?
教えて下さい。

Aベストアンサー

> ステンレスは錆びないのではなくて錆びにくい

すでにここがおかしい.
ステンレスは,錆びないのではなく,もう錆びているんだけど,その錆層が厚くならないというもの.

> 錆の中にはFe2O3とかCr2O3が含まれていると思います。

錆層の中に Fe2O3 の部分と Cr2O3 の部分があると考えているなら,それは間違い.Fe2O3 の Fe が部分的に Cr に置換されたような形になっているはず.

> これらを除去したいのですが、pHを下げればこれらが溶けてFe2+とCr3+になりますか?

表層の酸化物層を溶解したいというなら,熱濃塩酸にでも漬ければ溶けるでしょう.ただし,溶け出てくるのは Fe3+ であって,Fe2+ はほとんど出てこないでしょうけど.pH を下げるというのが,とにかく pH だけ低く,というなら,それだけではほとんど無理(無限に時間をかけられるなら可能かもしれないが).Cl- のような,強力な配位成分が必要.


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