○化学反応式:同種元素は左辺と右辺で等しい。反応に無関係な化合物を入れない。

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●化学反応式(化学式を用いて化学変化を書いた式 →や=で反応系と生成系を結ぶ)、 イオン反応式(水溶液での反応で、関与する分子、イオンのみを含む、→で結ぶ) ○化学反応式:同種元素は左辺と右辺で等しい。反応に無関係な化合物を入れない。 ○イオン反応式:水に溶けない物質、沈殿、気体、水、弱電解質は化学式のまま。強電解質を陽イオン、陰イオンで書く。左右の原子数は等しい。左右の総電荷数は等しい。 化学量論的係数は連立方程式(未定係数法)で得る(簡単なものは目算で) 例 化学反応式 1)化合 A + B →AB H2 + Cl2 → 2HCl, 4Na + O2 → 2Na2O 2)分解  AB →B + C 2KClO3 → 2KCl + 3O2, 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 3)置換 A + BC → AC + B Zn + H2SO4 (金属と酸の反応)→ ZnSO4 + H2, Zn + 2NaOH + 2H2O (金属と塩基の反応)→ Na2[Zn(OH)4] + H2, Fe + CuSO4 (金属と塩の反応)→ FeSO4 + Cu, Cl2 + 2KI (非金属と塩の反応)→ 2KCl + I2 4)複分解 AB + CD → AD + CB H2SO4 + 2NaOH (酸と塩基)→ Na2SO4 + 2H2O, CaCO3 + 2HCl (酸と塩基)→ CaCl2 + CO2 + H2O, Fe(NO3)3 + 3NaOH (塩と塩基)→ Fe(OH)3 + 3NaNO3, AgNO3 + NaCl (塩と塩)→ AgCl + NaNO3. 係数のつけ方を以下の反応で試すこと MnO2 + 4HCl →MnCl2 + Cl2 + 2H2O,  2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O,  4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 イオン反応式  Ag+ + Cl- → AgCl, Ba2+ + SO42- → BaSO4 (化学反応式は BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl)  MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O (化学反応式は2KMnO4 + 8H2SO4 + 10FeSO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O)

pKa 主な酸・塩基 強酸: HCl, HNO3, H2SO4 弱酸:CH3COOH, H2CO3(単離不可), H2SO3 (単離不可), H2C2O4 (蓚酸), C6H5OH (石炭酸、フェノールpKa 9.95)、C6H5COH (安息香酸pKa 4.21)、サリチル酸(pKa 2.97), H3PO4・・・強酸でも弱酸でもない。 強酸は電離度が大きい。弱酸は電離度が小さい。 強塩基(電離度大きい):KOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, 弱塩基(電離度小さい):NH3, Cu(OH)2, C6H5NH2(アニリン)、C5H5N(ピリジン) ●Cu(OH)2, Fe(OH)3は水にほとんど溶けないが酸に溶ける: Cu(OH)2 +2HCl →CuCl2 + 2H2O ●Al(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2 は水にほとんど溶けないが、酸にも強塩基水溶液に溶ける。これらの水酸化物は酸に対して塩基、塩基に対して酸として作用する(両性水酸化物) Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 HCl 7 HNO3 1.3 H3PO4 2.1 10 HI 11 HBr 9 H2SO4 5 CH3CO2H 4.8 H2CO3 6.4 H2PO4 7.2 HPO42 12.3 HCO3 10.3 HSO4 1.99 弱 強 pKa

酸化物 1) 酸性酸化物(非金属の酸化物): SO2, SO3, CO2, NO2, P4O10, SiO2  ○水と反応して酸を作る(亜硫酸、硫酸、炭酸、硝酸、リン酸、SiO2は水にほとんど溶けないが強塩基と反応して塩を作るSiO2+2NaOH →Na2SiO3+H2O)   ○塩基と反応して塩を作る   ○NO, COは非金属酸化物であるが水にほとんど溶けず、塩基とも反応しないので酸性酸化物でない。 2) 塩基性酸化物(金属の酸化物): K2O, Na2O, CaO, BaO, MgO ○水と反応して塩基を作る。酸と反応して塩を作る。    ○金属の酸化物でもCr, Mnの酸化物は酸化数によって次の酸化物を作る     低い酸化数    CrO, MnO ・・・塩基性酸化物     中間の酸化数  Cr2O3, MnO2 ・・・両性酸化物      高い酸化数    CrO3, Mn2O7 ・・・酸性酸化物 3) 両性酸化物(両性元素Al, Zn, Sn, Pbの酸化物): Al2O3, ZnO, SnO, PbO ○酸及び塩基と反応して塩を作る。

中和と塩  酸性物質+塩基性物質 → 塩 + 水 酸性物質は、酸、酸性酸化物、両性酸化物、両性水酸化物 塩基性物質は、 塩基、塩基性酸化物、両性酸化物、両性水酸化物、炭酸塩 HCl + NaOH → NaCl + H2O 2) 2HCl + CaO (塩基性酸化物)→ CaCl2 + H2O 3) 2HCl + ZnO (両性酸化物)→ ZnCl2 + H2O 4) 3HCl + Al(OH)3 (両性水酸化物)→ AlCl3 + 3H2O 5) CO2 (酸性酸化物) + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 6) ZnO (両性酸化物) + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] 7) Al(OH)3 (両性水酸化物)+ NaOH → Na[Al(OH)4] 8) CO2 (酸性酸化物)+ CaO (塩基性酸化物)→ CaCO3 9) H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4 2HCl + Na2CO3 (炭酸塩) → 2NaCl + CO2↑ + H2O 塩は中和反応の他、次の反応によっても生成される。 2Na + Cl2 (金属+非金属)→ 2NaCl 12) 2Al + 2NaOH + 6H2O (金属+塩基)→ 2Na[Al(OH) 4] + 3H2↑ Fe + CuSO4 (金属+塩)→ FeSO4 + Cu 14) Cl2 + 2NaOH (非金属+塩基)→ NaCl + NaClO + H2O 15) Cl2 + 2KI (非金属+塩)→ 2KCl + I2 BaCl2 + H2SO4 (塩+酸)→ BaSO4 + 2HCl↑ 17) FeCl3 + 3NaOH (塩+塩基)→ 3NaCl + Fe(OH)3 ↓ 18) AgNO3 + NaCl (塩+塩)→ AgCl↓ + NaNO3

塩の分類 正塩:H+やOH-が残っていない塩 NaCl, CuSO4, Ca(NO3) 2 酸性塩:H+が残っている塩 NaHCO3, NaHSO4, NaH2PO4 塩基性塩:OH-が残っている塩 Cu(OH)Cl, Mg(OH)Cl ○ 正塩、酸性塩、塩基性塩は単にH+,OH-が残っているかいないかかの形式的な分類 (非常に紛らわしい分類なり)。塩の溶液の液性(酸性か塩基性)とは無関係なり。 複塩:2種以上の塩が一定の割合で結合した塩で、水溶液中で個々の成分イオンに電離  ミョウバン AlK(SO4) 2∙12H2OAl3+ + K+ + 2SO42- + 12 H2O  さらし粉 CaCl(ClO) ∙H2O  Ca2++Cl- + ClO- + H2O 錯塩:金属イオンと分子、金属イオンと陰イオンが配位結合した錯イオンを含む塩 錯イオン・・・[Ag(NH3) 2]+, [Co(NH3) 6]6+, Cu(H2O) 4]2+, [Ag(S2O3) 2]3-, [Fe(CN) 6]4- 塩の水溶液の液性:塩が水に溶け、生じたイオンが水と反応して弱酸または弱塩基を生じる (加水分解)。その結果水溶液は中性、酸性、塩基性を示す。 強酸と強塩基の塩:成分イオンは完全に電離しており加水分解をしない   正塩の水溶液は中性、酸性塩の水溶液は酸性(NaHSO4) 2) 強酸と弱塩基の塩:加水分解し、正塩でも塩基正塩でも酸性(NH4Cl、Mg(OH)Cl) 3) 弱酸と強塩基の塩:加水分解し、正塩でも酸性塩でも塩基性(K2CO3, NaHCO3) 4) 弱酸と弱塩基の塩:加水分解するが、中性 

塩の反応: 塩と酸の反応    ○弱酸の塩+強酸 → 強酸の塩+弱酸   CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O ○揮発性酸の塩+不揮発性酸  → 不揮発性酸の塩 + 揮発性酸     NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl ○難溶性塩の析出がある場合     BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl 2) 塩と塩基の反応   ○弱塩基の塩+強塩基 → 強塩基の塩+弱塩基      2NH4Cl + Ca(OH) 2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O 3) 塩と塩の反応   ○難溶性塩、複塩、錯塩が生じるときに反応が進む      AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 Al2 (SO4) 3 + K2SO4 + 24H2O → 2[Al∙K(SO4) 2∙12H2O] FeSO4 + 6KCN → K4 [Fe(CN) 6] + K2SO4

主な酸化・還元反応式 2KMnO4 + 8H2SO4 + 10FeSO4 →K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O 2) 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 →K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2 3) 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2C2O4 →K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 10CO2 2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O →K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 5) K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 →K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O 6) K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2C2O4 →K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O + 6CO2 7) 2HgCl2 + SnCl2 → Hg2Cl2 + SnCl4 8) Hg2Cl2 + SnCl2 → 2Hg + SnCl4 I2 + 2Na2S2O3 →2NaI + Na2S4O6 10) SO2 + 2H2S →3S + 2H2O 11) Cl2 + SO2 + 2H2O →H2SO4 + 2HCl

解説 酸化還元反応は以下のようにして作成する。 例 2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O →K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ①酸化剤の反応  1-1 酸化剤の主原子の酸化数の減少数と同数の電子を左辺に加える 1-2 左辺、右辺の電荷が等しくなるようにH+を左辺に加える 1-3 左辺と右辺の原子数を同じにするように水、溶媒(酸)などで調整する  例1-1 MnO4  Mn2+ なら Mn は +7+2 5電子還元・・・ MnO4 + 5e  Mn2+    1-2  MnO4 + 5e + 8H+  Mn2+  1-3 MnO4 + 5e + 8H+  Mn2+ + 4H2O ②還元剤の反応 2-1 還元剤の主原子の酸化数の増加数と同数の電子を右辺に加える 2-2 左辺、右辺の電荷が等しくなるようにH+を右辺に加える 2-3 左辺と右辺の原子数を同じにするように水、溶媒(酸)などで調整する  例2-1 SO2  SO42ならSは+4+6 2電子酸化・・・SO2  SO42 + 2e 2-2 SO2  SO42 + 2e + 4H+ 2-3 SO2 + 2H2O  SO42 + 2e + 4H+ ③酸化剤と還元剤の反応を組み合わせ、電子を消去する  1-3を2倍 + 2-3を5倍・・・2MnO4 + 5SO2 + 2H2O  2Mn2+ + 5SO42- + 4H +  両辺に陽イオンを加えて調整     2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O  2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4

1) 次の反応は化合、分解、置換、複分解のどれか。また、酸・塩基反応、酸化還元反応はどれか 1) CaCO3 → CaO + CO2, 2) 2AgNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2Ag, 3) BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl, 4) S + O2 → SO2, 5) CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O, 6) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 2) 次の化学反応式を適当な係数を入れて完結せよ CaCO3 + HCl (弱酸の塩+強酸)→            (強酸の塩+弱酸) NH4Cl + Ca(OH)2 (弱塩基の塩+強塩基)→       (強塩基の塩+弱塩基) MnO2 + HCl (酸化還元反応 酸化剤+HCl)→ 4) ZnO + NaOH + H2O (両性酸化物=酸 + 塩基)  →         (塩) 1 2 3 4 5 6 酸塩基反応 酸化還元反応 1 2 3 4

3) 次の化学反応式及びイオン反応式の係数を求めよ 1) NH3 + O2 → NO + H2O 2) KMNO4 + HCl  →  KCl + MnCl2 + H2O + Cl2 3) Cr2O72- + Fe2+ + H+ →  Cr3+ + Fe3+ + H2O 4) 反応式を記せ 金属ナトリウムと水の反応で水素ガスが発生 2) 金属亜鉛と希硫酸の反応で水素ガスが発生 希硫酸に塩化バリウム の反応で塩化水素ガスが発生 4) 炭酸カルシウムと希塩酸の反応で炭酸ガスが発生 5) 硫化鉄(II) に希塩酸を加える硫化水素ガスが発生  1 2 3 1 2 3 4 5

5) イオン式を記す (Fe(OH)3は不溶) 2KOH + H2SO4 →K2SO4 + 2H2O Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3 K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2O2  →  K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O + 3O2 1 2 3

6) 次の反応を式で示す。 塩化バリウム水溶液に、硫酸ナトリウム水溶液を加える。 2) 硫酸銅(II)水溶液に、磨いた鉄釘を入れる。 3) 酸化マンガン(IV)に濃塩酸を加え、穏やかに熱する。 4) 食塩に濃硫酸を加え、穏やかに熱する。 5) 酸化カルシウムに塩酸を加える。 6) 水酸化アルミニウムに水酸化ナトリウム水溶液を加える 炭化カルシウム(カーバイト)に水を加える 8) 銅に濃硝酸を加える 9) 石灰水に二酸化炭素を加えると白濁する(9A) がさらに加え続けると透明溶液となる(9B)。 10)塩化アンモニウムと水酸化カルシュムの混合物を加熱する。 11) 亜鉛に希塩酸を加える。 12) 亜鉛に濃い水酸化ナトリウム水溶液を加える。 13) 銅に熱濃硫酸を加える。 14) 二クロム酸カリウムと希硫酸の混合溶液にエタノールを滴下しながら静かに加熱すると赤橙色の溶液が緑色になり、アルデヒドが生じた(カルボン酸は生じなかったとする)。 15)1N炭酸ナトリウム溶液10 mlを1N塩酸でフェノールフタレインを指示薬として滴定すると5mlで無職となった(15A )。同様の滴定をメチルオレンジを指示薬として行うと10mlで黄色から赤色になった(15B)。

7) 次の反応の係数を決め反応式を完結させる CaCO3 + HCl NaOH + HCl FeCl3 + H2O Mg(OH) 2 + NH4Cl AgNO3 + NaCl Zn + HCl AgCl + NH3 NaCl + H2SO4 KBr + Cl2 10) Ca(OH) 2 + CO2 8) 硫酸鉄(II)の結晶28 gを長時間強熱したところ、酸化鉄(III)8 gが得られた。硫酸鉄(II)の結晶の化学式は次のどれか。ただし、原子量は H=1, O=16, S=32, Fe=55.8とする。 FeSO4・2H2O, b) FeSO4・3H2O, c) FeSO4・5H2O, d) FeSO4・7H2O, e) FeSO4・9H2O 9) 黄鉄鉱(FeS2)1.00 g を酸化剤とともに分解して、硫黄を硫酸に変えたのち、硫酸バリウムとして沈殿させ、その重量をはかったところ3.42 gあった。この黄鉄鉱の硫黄含有率は何%か。また、同じ黄鉄鉱1 Kgから98%硫酸が1.33 Kg得られたとすると、黄鉄鉱中の硫黄の何%が硫酸に転化したことになるか。