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熱濃硫酸と銅の酸化還元反応式がわかりません。作る過程から教えてください。

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A 回答 (1件)

銅に濃硫酸を加えて加熱する。


Cu +2H2SO4 → CuSO4 +2H2O +SO2↑
*二酸化硫黄の実験的製法です。
酸化数を調べても分かる通り、酸化還元反応です。
銅の代わりに銀を用いることもあります。
H2SO4 +2H+ +2e- → SO2 +2H2O ・・・(戊)
Cu → Cu2+ +2e- ・・・(己)
で、(戊)+(己)の両辺にSO42-を加えれば作れます。
KW:イオン化傾向,イオン化列,半反応式
二酸化硫黄は、亜硫酸ガスとも呼ばれ、無色・刺激臭の有毒な気体で、その水溶液は弱酸性を示します。大気汚染、酸性雨の原因物質でもあります(四日市ぜんそくや足尾銅山鉱毒事件の原因にもなりました。また、クリミア戦争で化学兵器として使用されたといわれています。)。
還元作用がありますが、強い還元剤である硫化水素に対しては酸化剤として働きます
(酸化力の強さはKMnO4,K2Cr2O7>H2O2>(その他の物質)>SO2>H2Sです。
自分より酸化力の強いものに対しては還元剤として働くというわけです。
より正確に言うと、硫化水素の硫黄原子は 硫黄の最低酸化数である-2をとるので、
硫化水素が酸化剤として働くことはありません。)。
工業的には黄鉄鉱(二硫化鉄FeS2)や硫黄の燃焼によって得られ(硫黄は石油精製の脱硫による副産物として大量に得られるので、現在では硫黄の燃焼が主流)、硫酸製造の原料として多量に用いられるほか、漂白剤(二酸化硫黄をバラの花びらに接触させると、二酸化硫黄が色素を還元することで 花びらがおだやかに漂白されます。また、こうして漂白されたバラに過酸化水素水をかけると酸化されて再び色素が生成し、薔薇の色が戻ります。)・殺虫剤・医薬品などの原料にも用いられます。KW:接触法

亜硫酸ナトリウムに希硫酸を注ぐ。
Na2SO3 +H2SO4 → Na2SO4 +H2O +SO2↑
*もう1つの二酸化硫黄の実験的製法。
弱酸遊離反応の1つで
(弱酸の塩)+(強酸) → (強酸の塩)+(弱酸)
という仕組みです。
要は 簡単に言えば、酸として強いものから優先的に塩になるってことです。
*亜硫酸ナトリウムの代わりに亜硫酸水素ナトリウムを用いることもあります。
    • good
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この回答へのお礼

とても助かりました。ありがとうございます。

お礼日時:2016/10/24 13:57

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Q銅に濃硫酸を加えて加熱すると二酸化硫黄が発生する、という反応の化学反応式について質問です。正解は

銅に濃硫酸を加えて加熱すると二酸化硫黄が発生する、という反応の化学反応式について質問です。
正解は

Cu + 2H2SO4
→ CuSO4 + 2H2O+SO2

ですが

Cu + H2SO4 → SO2+H2O+CuO

ではなぜいけないのでしょうか

Aベストアンサー

いけないことはないですよ。
加圧して、200℃くらいの条件ならば下記の反応がおこります。
Cu + H2SO4 → SO2+H2O+CuO

しかし、反応条件を明示していなければ20℃、1気圧くらいの
反応を書きます。

Q硫酸を熱するとなんで銅を酸化するの?根源的質問

テレビの高校講座で、常温?の硫酸に銅を入れても何も反応しないのに、熱した硫酸に銅を入れたらなにやら気体が発生して反応してました。

このことについて熱濃硫酸は酸化力が強いから、イオン化傾向の順番で銅は酸化されないはずが熱濃硫酸は酸化されるんだとか。

と、言われても、どうしてかを説明してくれないわけで気になってしまうのです・・・。

イオン化傾向は確か、H>Cuだから、HとCuが同時に水溶液中?にあればHがイオンになってしまう(電子を出す、酸化)から、Cuは電子を出せなくてイオンになれない(Cuは電子を出して酸化できない)ってことですよね。

で、硫酸はH2SO4で、多分、水溶液中では2H+とSO4-とかに分かれて存在するわけでしょう。やっぱり、HがCuよりイオン化傾向が強いんだから、CuはCuのままじゃないですか。

熱したってことは、単に分子の運動エネルギーが強くなったってことですよね。それは別にイオン化傾向とは関係無い力な気がするし、それがどうやってイオン化傾向の法則をやぶってCuを酸化するのかよく分からないのです。

教えてください!!

Aベストアンサー

>イオン化傾向は確か、H>Cuだから、HとCuが同時に水溶液中?にあればHがイオンになってしまう(電子を出す、酸化)から、Cuは電子を出せなくてイオンになれない(Cuは電子を出して酸化できない)ってことですよね。

そうですよね。そういう理屈になりますね。但し、単独(化合物中ではない)のH原子や水素分子はありませんので、「水素イオンと銅原子の間で電子を授受して、水素分子と銅イオンになる」という変化は起こらないということですね。イオン化傾向は反応の向きを定めているわけです。

>で、硫酸はH2SO4で、多分、水溶液中では2H+とSO4-とかに分かれて存在するわけでしょう。やっぱり、HがCuよりイオン化傾向が強いんだから、CuはCuのままじゃないですか。

濃硫酸って96%とかの濃度なので、十分電離していると思わない方が良いです。水はあまり無い訳ですから。濃塩酸とかと違うんですね。でもそれでは濃硝酸や希硝酸で類似の反応が起こることを説明できない。

熱した硫酸は電子を受け取り還元されやすい「酸化剤」として作用します。そこに金・白金等を除く金属が存在すると、金属単体は電子を放出し酸化されやすい「還元剤」として、硫酸と酸化還元反応をすることになります。この反応では、硫酸が二酸化硫黄になるイオン反応式(いわゆる半反応式)を書くとよくわかりますが、硫酸に含まれていた水素原子(酸化数+1)は、硫酸の酸素原子の一部(2分子の硫酸に含まれる8個の酸素原子のうち2個)と水に変化し、水素原子の酸化数に変化はありません。電子を受け取るのは、原子としては酸化数が+6から+4へと変化する硫黄原子と考えるのが普通だと思います。つまりざっくばらんな言い方をすると、銅を酸化したのは水素イオンではなく、硫酸分子中の硫黄原子ということになります。

金属と酸の反応は、酸と塩基(中和反応)の範囲ではなく、酸化還元反応で扱っているでしょ。「ドスギ」の金属と、熱濃硫酸・硝酸との反応はこれらの酸が水素イオンを放出する酸として反応しているのではなく、熱濃硫酸・硝酸が「酸化剤」として反応しています。但し、硫酸が二酸化硫黄に変化する際に酸素原子の受け取り手として水素イオンが必要なため、硫酸はこれを供給する「酸」としての役割も担う、そのため酸化数の変化はCu:S=1:1ですが、実際は銅:硫酸1:2として反応することになる。そして、結果として銅(II)イオンと硫酸イオンの塩の水溶液を生じる。しかし、その銅(II)イオンは水素イオンと交換されたわけではありませんので、金属のイオン化傾向とは無関係です。

逆に金属のイオン化傾向風に考えるなら、
Cu + S(硫酸:酸化数+6)→ Cu^2+ + S(二酸化硫黄:酸化数+4)
の反応が起こるので、Cuの方がS(二酸化硫黄:酸化数+4)よりも酸化されやすいからと説明することになるでしょう。

>イオン化傾向は確か、H>Cuだから、HとCuが同時に水溶液中?にあればHがイオンになってしまう(電子を出す、酸化)から、Cuは電子を出せなくてイオンになれない(Cuは電子を出して酸化できない)ってことですよね。

そうですよね。そういう理屈になりますね。但し、単独(化合物中ではない)のH原子や水素分子はありませんので、「水素イオンと銅原子の間で電子を授受して、水素分子と銅イオンになる」という変化は起こらないということですね。イオン化傾向は反応の向きを定めているわけです。

>で、硫酸はH2...続きを読む

Q二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式

タイトルのとおりなのですが、二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式が
どういうふうになるのかおしえてほしいのです。
硫化水素 H2S→2H+ + S + 2e-
二酸化硫黄 SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
ということまではたぶんあっているとおもうのですが・・・
このあとどうやっていけば酸化還元反応式ができあがるのかが。。。
教えて下さい

Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
最初の式を2倍して、2番目の式と足せば、
2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
両辺から同じものを消して
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
となります。

Q銅は硫酸にになぜ溶けないのですか?

タイトル通りです!!
かんたんでいいのでお願いします。

Aベストアンサー

イオン化傾向もありますが、希硫酸には酸化能力がないからです。
濃硫酸には酸化能力があるので、熱した濃硫酸には銅は溶けます。
硝酸も酸化能力があるので銅を溶かします。
希硫酸でも過酸化水素などの酸化剤を加えれば銅が溶けます。

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。

その時の反応式
H2O+H2SO4→?+?
はどのようになるのでしょうか?
(反応式が載ってませんで)

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

Q銀は硫酸に溶けますか?

表題の通りです。
銀は硫酸に溶けますか?
それと硫酸に溶けない金属って金だけでしたっけ?
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

皆さんできるだけ正確な回答をお願いします。
銀が溶けるのは「熱濃硫酸」です。その名の通り熱した濃硫酸です。
私も常温の濃硫酸に銀を入れてみましたが何も起こりませんでした。
反応式は以下のとおりです。
2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

あと、金や白金(できるだけプラチナと呼ぶのは避けましょう)は熱濃硫酸には溶けません。
水銀は溶けます。

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
28×0.78 + 32×0.22 = 28.88(平均分子量)

Q希硫酸と濃硫酸のちがいを表す化学式で・・・

希硫酸 (1)強酸 酸化力無し

脳硫酸 弱酸 (2)酸化力有り 不揮発性 脱水作用
について
<証明>
(1) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
  Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 
(2) Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2
  2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + 2H2O + SO2

とあったんですが何故それぞれ酸化力の有無を表し、
また強酸だということをあらわしているのかさっぱりです。
酸化力がないと(2)の式は起こらないのか??形が変わるのか??
強酸だと(1)のし希は起こらないのか??形が変わるのか??
H2が出てくる=強酸??
パニクってるからわからないだけなのか?^^;
馬鹿でしーましぇーん お願いします!

Aベストアンサー

>希硫酸 強酸
>濃硫酸 弱酸

何の本に書いてあるのかわかりませんが、この表現はまずいです。
本当は、

希硫酸 電離度が大きい(水素イオン濃度が大きい)
濃硫酸 電離度が小さい(水素イオン濃度が小さい)

と書きたかったのだと思いますが、その本の記述は、強酸・弱酸と、濃度による電離度の違いを混同しています。水素イオンを与える能力の大きい酸が強酸、小さい酸が弱酸です。濃か希かは関係なく、硫酸という物質自体が強酸に属します。

(1)ですが、これは水素イオンが起こす反応です。硫酸イオンSO4[2-]の方は反応に関与しません。イオン反応式で書けば、
 2H[+] + Zn → Zn[2+] + H2
 SO3[2-] + 2H[+] → SO2 + H2O

これらの反応は、水素イオン濃度が高いほどよく起こりますので、希硫酸でなくても、一般に強酸性の溶液を使えば起こります。

(2)ですが、こちらは硫酸イオンSO4[2-]が電子を奪う反応です。半反応は
 SO4[2-] + 4H[+] + 2e[-] ⇔ SO2 + 2H2O
この反応では、普通はSO2が還元剤として知られているぐらいで、水溶液中ではSO4[2-]は酸化剤としての働きは弱いのです。

標準電極電位で見ると、(E°が大きいほど左辺が強い酸化剤となる)
http://www.semiconfareast.com/ox_potential.htm
ア SO4[2-] + 4H[+] + 2e[-] ⇔ SO2 + 2H2O E°=0.17 V
イ Cu[2+] + 2e[-] ⇔ Cu E°=0.34 V
なので、アは酸化力で負けています。希硫酸などの水溶液中ではSO4[2-]はとてもCuを酸化できそうにありません。

では、濃硫酸ならどうかというと、硫酸が高濃度で存在するために酸化力が増すのに加えて、加熱をすることによって(よく「熱濃硫酸」と書いてあります)、SO2が気体として出ていきますので、アの反応が右向きに進みます。それで、熱濃硫酸は酸化剤として働くことになります。

>希硫酸 強酸
>濃硫酸 弱酸

何の本に書いてあるのかわかりませんが、この表現はまずいです。
本当は、

希硫酸 電離度が大きい(水素イオン濃度が大きい)
濃硫酸 電離度が小さい(水素イオン濃度が小さい)

と書きたかったのだと思いますが、その本の記述は、強酸・弱酸と、濃度による電離度の違いを混同しています。水素イオンを与える能力の大きい酸が強酸、小さい酸が弱酸です。濃か希かは関係なく、硫酸という物質自体が強酸に属します。

(1)ですが、これは水素イオンが起こす反応です。...続きを読む

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

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。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
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


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