どちらも硫黄の化合物ですね。 二酸化硫黄は亜硫酸ガスともよばれ,刺激臭です。 硫化水素は毒性のある腐卵臭の気体です。 毒性があるので,ドラフト内で実験を行う必要があります。 1.鉄に塩酸を加えると, 何が発生しますか? 水素H 2 2. 鉄と硫黄の化合物に塩酸を加えると,何が発生しますか? 硫化水素H 2S それでは,二酸化硫黄の性質を調べる実験から始めましょう。 <二酸化硫黄の発生と性質> 1.燃焼さじに小さじ1杯の硫黄粉末をとり,火をつけて,乾いた集気瓶の中で燃やす。 2.集気瓶の中に,水で湿らせたpH試験紙,ヨウ素溶液を湿らせたろ紙を入れる。 3.集気瓶に蒸留水を6mL入れ,よく振って2本の試験管に移す。 4.試験管に過マンガン酸カリウム水溶液2mLと希硫酸1mLを入れる。 5.操作3の一方の試験管に,操作4でつくった硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液を加える。 実験結果を確認しましょう。 炎の色は青色,気体の色は無色,臭いは刺激臭です。 白い煙が集気瓶の中にたまりますが,煙は気体ではありません。 白い煙は二酸化硫黄ではないので,間違わないようにしてください。 pH試験紙は一瞬酸性を示しますが,しばらくすると白色に変化します。 これは,二酸化硫黄に漂白作用があるからですね。 ヨウ素溶液をしみこませたろ紙も白色に変化します。 これは,ヨウ素分子がヨウ化物イオンに変化したためです。 過マンガン酸カリウム水溶液は,赤紫色から無色に変化します。 これは,過マンガン酸イオンが2価のマンガンイオンに変化したからです。 以下の操作は,ドラフト内で行う。 <硫化水素の生成と性質> 6.硫化鉄(II)1gと希硫酸3mLをふたまた試験管に別々に入れ,ゴム栓付き誘導管を取り付ける。 7.ふたまた試験管を傾けて,希硫酸を硫化鉄(II)側へ移し,発生する気体を操作3でつくったもう1本の二酸化硫黄水溶液に通じる。 8.変化がみられたら誘導管を抜き,ふたまた試験管を傾けて希硫酸を硫化鉄(II)を分離し,気体の発生を止める。 実験結果を確認しましょう。 硫化水素を通じると,しだいに白く濁ってきます。 これは,硫黄ができたからです。 本来,硫黄は黄色ですが,細かい粒になると白く見えます。 それでは,考察です。 ヨウ素溶液をしみこませたろ紙の変化から, ヨウ素分子をヨウ化物イオンに変化させていることがわかる。 すなわち,ヨウ素原子は還元されているから,二酸化硫黄は還元剤としてはたらいていることになる。 もう二度と二酸化硫黄や硫化水素の実験はやりたくないと思うでしょうね。 この章の実験のポイントは,次の通りです。 1.二酸化硫黄は,刺激臭のある無色の気体で,水に比較的よく溶け,水溶液は酸性を示します。 2.二酸化硫黄は普通は還元剤としてはたらき,漂白作用もあります。 3.二酸化硫黄の水溶液に硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液を加えると,赤紫色が無色に変化します。 4.硫化鉄(II)に希硫酸を加えると,硫化水素が発生します。 5.硫化水素は,腐卵臭で有毒で,水に少し溶け,水溶液は弱い酸性を示します。 6.硫化水素は還元性を示し,二酸化硫黄と反応させると,二酸化硫黄は酸化剤としてはたらきます。
次の鉄と硫黄の化合の確認問題• 鉄と硫黄の混合物を加熱すると何という物質ができるか。 1でできた物質の色は何色か。 鉄と硫黄の混合物を加熱したときの化学変化を化学反応式で書け。 物質と硫黄が化合するような化学変化を何というか。 加熱前の混合物にうすい塩酸を加えると、何という気体が発生するか。 磁石を近づけたとき、引きつけられるのは加熱前の物質か、加熱後の物質か。 加熱後にできた物質にうすい塩酸を加えると何という気体が発生するか。 7で発生する気体はどんな臭いがするか。 鉄と硫黄は質量比7:4で反応する。 鉄21gと硫黄の粉末20gを混ぜ加熱すると、何gの硫化鉄が生じるか。 硫化鉄• 加熱前の物質• 硫化水素• 卵が腐ったような臭い(腐卵臭)• 33g 【練習問題】鉄と硫黄の化合 次の実験について、あとの各問いに答えなさい。 簡潔に答えなさい。 また、この実験でできた物質の名称を答えなさい。 記号で答えさない。 また、刺激臭がする気体の名称も答えなさい。 試験管Bから発生する気体の性質と絡めて説明しなさい。 (7)鉄粉と硫黄の粉末が反応するとき、それぞれの物質の質量の比は一定で、7:4であることがわかっている。 鉄粉5. 6gと硫黄の粉末4. 0gをよく混ぜ合わせて加熱し、いずれか一方の物質が完全に反応したとすると、鉄と硫黄の化合物は何gできるか。 【解答・解説】鉄と硫黄の化合 (1) 反応は全体に広がっていった。 鉄と硫黄の混合物を加熱すると、熱を放出する発熱反応が起こります。 反応により発生した熱で加熱をやめても全体に反応が広がります。 なので、混合物の上部を加熱するだけで、反応は全体に広がります。 (2) 鉄と硫黄の化合で熱が発生したから。 鉄と硫黄の化合で発生した熱により、反応が全体に広がっていきます。 化学変化の前後(矢印の左右)で原子の個数が一致するので、化学反応式の係数はそのままで完成になります。 (4)化学変化: 硫化 物質: 硫化鉄 物質と硫黄が化合する化学変化を硫化といいます。 また、硫化によってできる物質を硫化物といいます。 (5)試験管: B 気体: 硫化水素 鉄と硫黄の混合物を加熱すると、硫化鉄という化合物ができます。 硫化鉄にうすい塩酸を入れると、硫化水素という卵が腐ったような臭いがする気体が発生します。 一方の、加熱していない試験管Aには、鉄が入っているので、うすい塩酸を入れると、水素が発生します。 (6) 試験管Bから発生する硫化水素は有毒なので、十分に換気を行う。 硫化鉄にうすい塩酸を入れると、硫化水素が発生しますが、硫化水素は有害な気体なので、十分に換気を行う必要があります。 (7) 8. 8g 鉄と硫黄の反応比は7:4なので、鉄と硫黄とできる硫化鉄の比は7:4:11になります。 鉄粉が5. 6gしかないので、硫黄の粉末4. 0gはすべて反応しません。 鉄はすべて反応するので、できる硫化鉄は、 7:11=5. 6:x x=8. 8 になります。
次のグラフはこのときの加熱回数と、ステンレス皿の銅粉の質量の変化を示したものである。 次の各問いに答えよ。 (1)銅粉を加熱するとき、うすく広げるようにかき混ぜながら加熱する理由を答えよ。 (2)銅粉を加熱すると、銅粉の色は何色から何色に変化するか。 (3)グラフから銅粉を何回加熱したとき、銅粉がすべて反応したか。 (4)このとき起こった化学変化を、化学反応式で書け。 (5)この実験から、0. 4gの銅粉を完全に反応させると、何gの酸化銅ができるとわかるか。 (6)この実験から、0. 4gの銅粉を完全に反応させると、何gの酸素が化合するとわかるか。 (7)銅と酸素は、質量比で何対何で反応するとわかるか。 最も簡単な整数比で書け。 (8)1. 6gの銅を完全に反応させると、何gの酸素が化合するか。 (9)2. 0gの銅を完全に反応させると、何gの酸化銅ができるか。 (10)酸化銅を4. 0g得るには、何gの銅粉を加熱すればよいか。 (11)この実験で、加熱回数が1回のとき、未反応の銅の質量は何gか。 (12)銅粉4. 0gを加熱するところを、誤って銅粉の一部をこぼしてしまったため、加熱後の酸化銅の質量は加熱を繰り返しても4. 5gにしかならなかった。 こぼした銅粉の質量を求めなさい。 銅粉と酸素が完全に反応するように、うすく広げながらかき混ぜて加熱します。 4g 銅と酸素の質量比は4:1なので、4:1=1. 6:x これを解くとx=0. 4となります。 (9) 2. 5g 銅と酸化銅の質量比は4:5なので、4:5=2. 0:x これを解くとx=2. 5となります。 (10) 3. 2g 銅と酸化銅の質量比は4:5なので、4:5=x:4 これを解くとx=3. 2gとなります。 (11) 0. 2g 1回加熱後のステンレス皿の上の物質の質量は0. 45gなので、化合した酸素は0. 45ー0. 4=0. 05g。 銅と酸素は4:1で反応するので、4:1=x:0. 05 これを解くとx=0. 2 となり反応した銅が0. 2gだとわかります。 なので、未反応の銅は0. 4ー0. 2=0. 2gであるとわかります。 後半に行くにしたがって計算のレベルが上がっていきますので、まずは最初の問題から挑戦しましょう。 銅の酸化 銅粉をステンレス皿にとり、空気中で十分に加熱したところ酸化銅が得られた。 右のグラフは、このときの銅の質量と加熱後にできる酸化銅の質量の関係を表したものである。 これについて、次の各問いに答えよ。 (1)0. 8gの銅を空気中で加熱すると、何gの酸素が化合するか。 (2)2. 0gの銅を空気中で加熱すると、何gの酸化銅ができるか。 (3)1. 2gの銅を空気中で加熱すると、何gの酸素が化合するか。 (4)銅と酸素は、どのような質量の割合で化合するか。 簡単な整数比で答えよ。 マグネシウムの酸化 下の表は、色々な質量のマグネシウムを空気中で十分に加熱し、得られた酸化マグネシウムの質量との関係を表したものである。 これについて、次の各問いに答えよ。 マグネシウムの質量[g] 0. 15 0. 30 0. 45 0. 60 酸化マグネシウムの質量[g] 0. 25 0. 50 0. 75 1. 00 (1)1. 80gのマグネシウムを空気中で加熱すると、何gの酸化マグネシウムができるか。 (2)酸化マグネシウム2. 50gを得るには、何gのマグネシウムを加熱すればよいか。 (3)0. 90gのマグネシウムを完全に加熱すると、質量は何g増加するか。 (4)マグネシウムと酸素は、どのような質量の割合で化合するか。 簡単な整数比で答えよ。 銅の酸化と加熱回数 銅の粉末0. 8gをステンレス皿に入れて一定時間加熱し、質量をはかる操作を繰り返し行った。 右のグラフはこのときの結果を示したものである。 これについて、次の各問いに答えなさい。 (1)0. 8gの銅粉が、空気中の酸素と完全に反応したのは、加熱回数が何回目のときか。 (2)0. 8gの銅粉を、空気中の酸素と完全に反応させた場合、何gの酸素が化合するか。 (3)1回目の加熱後には、加熱後の質量が0. 9gになっていた。 このとき未反応の銅粉の質量を求めよ。 同じ質量の酸素と化合する金属の比 右のグラフは、2種類の金属である銅とマグネシウムを、空気中で加熱したときにできる酸化物との質量の関係を表したグラフである。 これについて、次の各問いに答えよ。 (1)グラフより、銅と酸素が反応するときの質量の比を、整数で答えよ。 (2)グラフより、マグネシウムと加熱後にできる酸化マグネシウムの質量の比を、簡単な整数比で答えよ。 (3)同じ質量の酸素と化合する、銅とマグネシウムの質量の比を答えよ。 (4)同じ質量の金属と化合する酸素の質量の比を、銅と化合する酸素の比:マグネシウムと化合する酸素の比で答えよ。 過不足がある質量の計算(鉄の硫化) 鉄粉7. 0gと硫黄の粉末4. 0gを混ぜて、ガスバーナーで加熱したところ、過不足なく反応しすべて黒色の硫化鉄になった。 これについて、次の各問いに答えよ。 (1)鉄粉14gと硫黄の粉末6. 0gを混ぜてガスバーナーで加熱すると、一方の物質の一部が反応せずに残った。 反応せずに残った物質は何か。 物質名で答えよ。 また、何g反応せずに残るか。 (2)(1)のときにできる硫化鉄は何gか。 (3)(1)で反応せずに残った物質を完全に反応させるためには、どの物質が何g必要か。 次に、石灰石の質量をいろいろと変えながら、電子てんびんの上のうすい塩酸に入れていった。 表はこのときの、入れた石灰石の質量と、反応前、反応後の質量をまとめたものである。 これについて、あとの各問いに答えなさい。 石灰石の質量[g] 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 反応前の質量[g] 90. 0 92. 0 93. 0 94. 0 95. 0 反応後の質量[g] 89. 7 91. 4 92. 1 92. 8 93. (2)(1)のとき、発生する気体の質量は何gか。 また、何gの気体が発生するか。 一方の物質が2倍・3倍になると、もう一方の物質も2倍、3倍になるという問題がほとんどです。 比例式をうまく立てて計算できるようになりましょう。 銅の酸化 (1) 0. 2g グラフより、0. 8gの銅を加熱すると、1. 0gの酸化銅ができることがわかります。 銅に化合した酸素は、 1. 0-0. 8=0. 2 (2) 2. 5g 0. 4gの銅を加熱すると0. 5gの酸化銅ができていることがわかります。 このとき化合した酸素は0. 1gなので、銅と酸素とできる酸化銅の質量比は、 銅:酸素:酸化銅=4:1:5 であるとわかります。 0gを加熱して何gの酸化銅ができるか聞いているので、 4:5=2. 0:x x=2. 5 (3) 0. 3g 銅:酸素:酸化銅=4:1:5なので、1. 2g銅を加熱したときに化合する酸素は、 4:1=1. 2:x x=0. 3 (4) 4:1 グラフより、銅と化合してできる酸素の質量比は4:1であるとわかります。 マグネシウムの酸化 (1) 3. 00g 表より0. 60gのマグネシウムを加熱すれば、1. 00gの酸化マグネシウムができるとわかります。 80gのマグネシウムは0. 60gの3倍なので、できるさ酸化マグネシウムも3倍の3. 00gになります。 (2) 1. 50g 表より0. 50gの酸化マグネシウムをつくるには、0. 30gのマグネシウムが必要であるとわかります。 50gのマグネシウムは0. 50gの5倍なので、必要なマグネシウムも5倍の1. 50g必要であるとわかります。 (3) 0. 60g 表より0. 30gのマグネシウムを加熱すると、質量は0. 20g増加していることがわかります。 90gのマグネシウムは0. 30gの3倍なので、質量の増加も3倍の0. 60gになるとわかります。 (4) 3:2 表より0. 30gのマグネシウムを加熱すると、0. 20gの酸素が化合することがわかるので、 マグネシウム:酸素=0. 30:0. 20=3:2 3. 銅の酸化と加熱回数 (1) 3回目 グラフより、加熱回数が3回目より質量の増加がありません。 したがって、3回目の加熱で銅がすべて酸化銅に変わったことがわかります。 (2) 0. 2g 0. 8gの銅を加熱すると、加熱後の質量が1. 0gになっていることがわかります。 このとき化合した酸素は、 1. 0-0. 8=0. 2 (3) 0. 4g 1回目の加熱後の質量が0. 9gであることから、このとき化合した酸素は、 0. 9-0. 8=0. 1 銅:酸素=4:1の質量比で反応するので、酸素が0. 1g化合したとき、反応した銅は、 4:1=x:0. 1 x=0. 4 したがって未反応の銅は、 0. 8-0. 4=0. 4 4. 同じ質量の酸素と化合する金属の比 (1) 4:1 グラフより0. 4gの銅を加熱すると0. 5gの酸化銅ができるとわかります。 このとき化合した酸素は0. 1gなので、 銅:酸素=0. 4:0. 1=4:1 (2) 3:5 グラフより0. 3gのマグネシウムを加熱すると0. 5gの酸化マグネシウムができることがわかります。 したがって、 マグネシウム:酸化マグネシウム=0. 3:0. 5=3:5 (3) 8:3 銅:酸素=4:1、マグネシウム:酸素=3:2の質量比で反応します。 同じ質量の酸素と化合する金属の質量比をきいているので、酸素の比を最小公倍数の2でそろえると、 銅:酸素=8:2、マグネシウム:酸素=3:2、したがって、 銅:マグネシウム=8:3 (4) 3:8 銅:酸素=4:1、マグネシウム:酸素=3:2の質量比で反応します。 同じ質量の金属と化合する酸素の質量比をきいているので、金属の比を最小公倍数の12でそろえると、 銅:酸素=12:3、マグネシウム:酸素=12:8、したがって、 銅と化合する酸素:マグネシウムと化合する酸素=3:8 5. 過不足がある質量の計算(鉄の硫化) (1)物質名: 鉄粉 質量: 3. 5g 問題文より、鉄と硫黄の反応比が7:4であることから、7. 0gの2倍の14gの鉄粉をすべて反応させるには、4. 0gの2倍の8. 0gの硫黄が必要であるとわかります。 しかし、硫黄の粉末は6. 0gしかないので、鉄粉はすべて反応しません。 硫黄6. 0gはすべて反応するので、化合する鉄は、 7:4=x:6. 0 x=10. 5 反応せずに残る鉄の質量は、 14-10. 5=3. 5 (2) 16. 5g (1)より、10. 5gの鉄粉と6. 0gの硫黄の粉末が反応するとわかったので、 10. 5+6. 0=16. 5 (3) 物質名: 硫黄 質量: 2. 0g (1)より、未反応の鉄の質量は3. 5gなので、これと過不足なく反応する硫黄は、 7:4=3. 5:x x=2. 0 6. 気体の発生 (1) 4. 0g 表より、石灰石の質量が1. 0g、2. 0g、3. 0g、4. 0g、5. 0gのとき、発生する二酸化炭素の質量は、それぞれ、90. 0-89. 7=0. 3g、92. 0-91. 4=0. 6g、93. 0-92. 1=0. 9g、94. 0-92. 8=1. 2g、95. 0-93. 8=1. 2gであるとわかります。 石灰石4. 0gを反応させたときから、発生する二酸化炭素の質量が1. 0gであるとわかります。 (2) 1. 2g (1)より、石灰石4. 0gを反応させたときに発生する二酸化炭素は、 94. 0-92. 8=1. 2 (3)石灰石: 6. 0g 気体: 1. 0g:1. 5倍になります。 石灰石:4. 5=6. 0 二酸化炭素:1. 5=1. 8 (4) 石灰石が2. 0g残る。 0gになります。 したがって、反応せずに残る石灰石は、 10-8. 0=2.
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