教養の化学 第14週：2014年1月20日　　 担当　　杉本昭子.

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1 教養の化学 第14週：2014年1月20日　　 担当　　杉本昭子

2 教科書の正誤表 ページ 誤 正 ｐ．7 表1.5 蒸留装置の図 三角フラスコのゴム栓をとる。 ｐ．24 表2.5 ＯＨ ＯＨ－
ページ　　　　　　　　　誤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　正 ｐ．7　　 表1.5　蒸留装置の図　　　　　　　　　　三角フラスコのゴム栓をとる。 ｐ．24　　表2.5　ＯＨ　　　　　　　　　　　　　　　　　ＯＨ－　 ｐ．24　　表2.5　KMｎO４－　　　　　　　　　　　　　　MｎO4－　 ｐ．30　　例題2　解答の表3行目　3617Cl　　　　 3717Cl 　　　　　　　　 ｐ．73　　練習問題4.8（ａ）　O2は常磁性があるため問題として不適切　削除 ｐ．88　　3行目　気体、液体、気体　　　　　　　　固体、液体、気体 ｐ．92　　表6.1 最終行　2X44=176g X44=176g ｐ．93　　6行目 6H2OO　　　　　　　　　　　　　　 6H2O ｐ． 行目　書き加えるたりする　　　　　　書き加えたりする ｐ．102 例題1　解答2行目　C2H5OH　　　　　　　　C2H5OH　

3 共通期末試験について 日時：平成26年1月30日(木) 13 : 00 ～ 14 : 00 教室：すでに掲示されているので各自確認すること
日時：平成26年1月30日(木) 13 : 00 ～ 14 : 00 教室：すでに掲示されているので各自確認すること 持ち込み：不可（電卓も不可） 必需品：学生証，HBまたはBの黒鉛筆，消しゴム 　　　 (マークシートを用いて解答する) 席順などは当日教室の黒板に掲示されます。 病気・怪我などにより試験を欠席した場合は，2月6日までに「追試願」（診断書を添付すること，病院のレシート等は不可）を芝園教務課に提出すること。なお，特別の事情により書類の提出が間に合わない場合は2月6日までに，芝園教務課( )まで電話で連絡すること。 その他の問い合わせ先： 化学教室 教務担当 尾身 洋典 2号館3階化学第3研究室

4 共通期末試験について 出題範囲  “教養の化学の教科書”「物質科学の基礎としての化学入門」　１～６章の例題・練習問題から数値や語句を変えて全問マークシートで出題。（水18ｇ→水27ｇ、塩素原子→フッ素原子、メタノール→エタノール、１族→２族　など） 問題形式や問題文が変わることはあるが、内容・出題意図・レベルは教科書１～６章の例題・練習問題以外からは出題されない。

5 復習： 濃度計算 溶解：液体に別の物質が溶ける現象をさす。
復習：　濃度計算 溶解：液体に別の物質が溶ける現象をさす。 溶解して均一な混合物になった液体を溶液という。このとき水のように物質を溶かすために使った液体を溶媒、溶媒にとけている物質を溶質という。 溶液の濃度は、3種類ある。 質量パーセント濃度 　　　　　溶液100g中に含まれる溶質の質量(g)の割合を表す。 体積パーセント濃度 　　　溶液100mLの中に含まれる溶質の体積 (ml)の割合を表す。 モル濃度 　　　　溶液1L中に含まれる溶質の物質量 (mol) を表す。

6 復習： 化学反応式の意味 化学反応の様式は４つに分類できる。（但し有機化学反応に おいては必ずしも適用されない）
復習：　化学反応式の意味 化学反応の様式は４つに分類できる。（但し有機化学反応に おいては必ずしも適用されない） 合成：synthesis (combination) 分解：decomposition 単純置換：single replacement 二重置換：double replacemenｔ 上記反応に加え、特殊な反応として燃焼：combustionがある。 化学反応式は、これらの化学反応を簡潔かつ正確に表した式　　 である。 化学反応式の書き方 左辺に反応物(出発物、試薬） 右辺に生成物 質量保存の法則に従い係数を記入 検算

7 復習： 化学反応式の意味 化学反応式の意味 万国共通の表記 反応物、生成物、反応の量的関係が明らかになる。
復習：　化学反応式の意味 化学反応式の意味 万国共通の表記 反応物、生成物、反応の量的関係が明らかになる。 反応の進行を矢印で示すが、矢印の上に簡単な反応条件（温度、溶媒、触媒など）を記入することで、より多くの情報を提供することができる。

8 演習の解答と解説 1. 標準状態で2.80 Lを占めるO2の物質量は何molか。(10点） A.
有効数字３桁 X mol =2.80 L÷22.4 L/mol=0.125 mol A. 0.125 mol 物質量と他の量を表す単位との関係

9 演習の解答と解説 g mol g/mol 15.8mol/Lの濃硝酸20.0mLを希釈したとき、0.800 mol/Lの希硝酸が何 ｍL調製できるか。 (10点） はじめに確認 有効数字３桁 15.8 mol/Lの濃硝酸20.0mL中の硝酸のモル数を求める 15.8 mol/L　Ｘ　0.02L= mol 0.800 mol/Lの希硝酸が何（ｘ）mLあれば0.316 mol/Lの硝酸になるか。 ｘ＝０．３１６ mol÷ mol/L　= 0.395L =395mL A. 395 mL

10 間違えやすいポイント 単位をきちんと書いて計算すること！ 特に密度に注意。 1ｃm3 ＝1ｍL 計算のコツ
　　特に密度に注意。 　　　　　　　　1ｃm3　＝1ｍL 計算のコツ ○○/××というように、単位を略さずに記載し、単位も数字と同じように取り扱う。計算で残った単位が目的の量を表しているかどうかを必ず確認する。

11 間違えやすいポイント 希釈の問題 モル濃度と質量％濃度の違いに注意 溶質の物質量(mol) モル濃度[％]＝ X 100 溶液の体積(L)
　　モル濃度と質量％濃度の違いに注意 モル濃度[％]＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　 溶質の物質量(mol) 溶液の体積(L) X 100 質量パーセント濃度[％]＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　 溶媒の質量(g)+溶質の質量(g) 溶質の質量(g) X 100

12 間違えやすいポイント 希釈の問題 モル濃度と質量％濃度の違いに注意 基本は同じ考え方 ポイント 希釈前後で、溶質の質量は変わらない。
　　モル濃度と質量％濃度の違いに注意 　　基本は同じ考え方 　　　　ポイント 　　　希釈前後で、溶質の質量は変わらない。 　　　したがって、希釈前後の溶液中の質量を等式で結べば　 　　　よい。但し質量％濃度の場合は密度で補正する必要 　　　がある。

13 間違えやすいポイント 問題がﾓﾙ濃度で出ている場合 ﾓﾙ濃度なので1000mL中の溶質の重さに相当
18.0 mol/L の濃硫酸を希釈して、6.00 mol/Lの硫酸水溶液を1.50 L　作るには濃硫酸は何 mL必要か はじめに確認 有効数字３桁 18.0mol/L の濃硫酸ｘｍＬと、6.00 mol/Lの硫酸1.5Lが等しい 　18.0mol/L X ｘｍＬ=6.00 mol/L X 1500 mL X=500 mL A. 500 mL ﾓﾙ濃度なので1000mL中の溶質の重さに相当

14 間違えやすいポイント 問題が質量％濃度で出ている場合
質量％濃度70.0%(密度：1.42g/cm3)濃硝酸を希釈して、25.0%硝酸水溶液(密度： 1.15 g/cm3) 500 mLを調製したい。必要な70.0%濃硝酸の体積は何mLか。 はじめに確認 有効数字３桁 質量％濃度70％の硝酸ｘｍＬと、25％の硝酸500mLが等しい. 　1.42 g/cm3 X ｘｍＬ X 70/100=1.15 g/cm3 X 500 mL X 25/100 xmLの重さ 500mLの重さ A. 145 mL X=144.6 mL

15 質問に答えて 教科書ｐ85の練習問題5.1 相対質量 12C原子１個の質量＝1.99ｘ10-23ｇ
4He１個の質量＝6.65ｘ10-24 ｇ （１）　4He原子の質量は12C原子の質量の何倍か 　　　6.65ｘ10-24 ｇ÷1.99ｘ10-23ｇ＝3.34ｘ10-1 ＝0.334 C,　N, O原子は分子を形成する時、種々の混成軌道を形成する。 混成軌道は、主に2s軌道と2ｐ軌道の間で作られる。 A. 0.334倍 （２）12C原子の相対質量を１２としたとき　4He原子の相対質量を求 　　めよ C,　N, O原子は分子を形成する時、種々の混成軌道を形成する。 混成軌道は、主に2s軌道と2ｐ軌道の間で作られる。 1.99ｘ10-23ｇ 6.65ｘ10-24 ｇ　x12 X= = 40.10ｘ10-1 4.01 A. 4.01

16 質問に答えて 教科書ｐ86の練習問題5.8 希釈 （1）　12.0 mol/L　の濃塩酸を希釈して0.100 mol/L の希塩酸を300 mL 　つく りたい。濃塩酸は何mL 必要か。 濃塩酸中の塩酸のモル数＝希塩酸中の塩酸のモル数 12.0mol/1000mL x X mL=0.100 mol/1000 mL x 300 mL 12.0 mol/1000mL 0.100 mol/1000 mL x 300 mL X mL= = 30.0mL ÷12.0 2.50 mL A. 2.50 mL

17 質問に答えて 教科書ｐ86の練習問題5.8 希釈 （2）　2.50 mol/L　NaOH水溶液50.0 mLを希釈したとき、0.500 mol/L NaOH水溶液が何 mL 調整できるか。 濃NaOH溶液中のNaOHのモル数＝希NaOH溶液中のNaOHのモル数 2.50mol/1000mL x 50.0 mL=0.500 mol/1000 mL x X mL 0.500 mol/1000mL 2.50 mol/1000 mL x 50.0 mL X mL= = 125mL ÷0.500 250 mL A. 250 mL

18 質問に答えて g mol g/mol g g/mol 教科書ｐ84の例題3（3） 粒子の重さと数の関係
酸素の原子量＝16、　アボガドロ数＝6.0X1023個 g mol g/mol g 6.0X1023 g/mol O2のモル質量＝16ｘ2＝32g/mol O21個の重さ＝32g/mol　÷ 6.0X1023/mol =5.33X10-23 g　 A. 5.33 x 10-23g

19 補習 無機化合物 無機化合物の分類 一般的な無機化合物は3つのタイプがある。 イオン性の化合物 : Ionic compounds
補習　無機化合物 無機化合物の分類 一般的な無機化合物は3つのタイプがある。 イオン性の化合物 : Ionic compounds 分子性の化合物 : Molecular compounds 酸 : Acid

20 補習 無機化合物 無機化合物の分類 この場合、以下の物質は含まない 有機化合物：Organic compounds
補習　無機化合物 無機化合物の分類 この場合、以下の物質は含まない 有機化合物：Organic compounds 配位化合物（錯化合物）:Coordination compounds

21 補習 無機化合物 無機化合物の分類 有機化合物は炭素を含んでいる。有機化合物で あるかを確認するには、炭素を探せばよい。
補習　無機化合物 無機化合物の分類 有機化合物は炭素を含んでいる。有機化合物で あるかを確認するには、炭素を探せばよい。 　但し、二酸化炭素、一酸化炭素、炭酸塩は例外で 　これらは無機物質とみなす。

22 補習　無機化合物 イオン化合物 イオン化合物はプラスとﾏｲﾅｽの電荷をもつイオンで構成 され、イオン結合と呼ばれる静電気引力で結合している 。 イオン化合物は分子を含まない。　

23 補習 無機化合物 イオン化合物 金属はプラスのイオンに、非金属元素はマイナスのイオ ンになる傾向がある。
補習　無機化合物 イオン化合物 金属はプラスのイオンに、非金属元素はマイナスのイオ ンになる傾向がある。 水素イオン、H+1,とアンモニウムイオン、NH4+1,は金属元 素を含まないが、通常プラスのイオンを形成する。 アンモニウムイオンはイオン化合物中に、また、水素イオ ンは酸類の中に見出される。

24 補習 無機化合物 イオン化合物 化合物がイオン化合物であるかは、名前、あるいは化学 式、あるいは元素の種類で見極める。
補習　無機化合物 イオン化合物 化合物がイオン化合物であるかは、名前、あるいは化学 式、あるいは元素の種類で見極める。 もし、その化合物が、金属（またはアンモニウムイオン）と 少なくとも1つの非金属元素を含む場合は、ほとんどイオ ン化合物である。

25 補習 無機化合物 イオン化合物 イオン化合物の名前は2つの部分に分かれている： 陽 イオン（カチオン）名と陰イオン（アニオン）名
補習　無機化合物 イオン化合物 イオン化合物の名前は2つの部分に分かれている：　陽 イオン（カチオン）名と陰イオン（アニオン）名 陽イオン名を先に書く。日本名は逆なので注意！ K2S はpotassium sulfide（硫化カリウム） 　　カリウム(potassium)が陽イオン；硫化(sulfide)が 　　陰イオン　 　　　　日本名は英語を訳したもので、英語が一般的

26 補習 無機化合物 イオン化合物 カチオン(陽イオン）は元素と同じ名称で、そこに価数 を記入。
補習　無機化合物 イオン化合物 カチオン(陽イオン）は元素と同じ名称で、そこに価数 を記入。 　　Mg+2 はmagnesium ion; Fe+3 はiron (III) ion. 1原子でできているアニオン（陰イオン）は元素名を基 に、語尾に“-ide.” Cl-1 は、chloride ion: 日本名の場 合は”化“を付けて塩化となる。

27 補習 無機化合物 イオン化合物 多くのイオン化合物は多原子イオンである。
補習　無機化合物 イオン化合物 多くのイオン化合物は多原子イオンである。 これらの名前もカチオンが先、その後にｱﾆｵﾝ。 NH4OH は、ammonium hydroxide（水酸化アンモニウ ム）　　日本名は逆！ イオン化合物（と酸）の命名には、一般的な多原子イ オンの名前を覚える必要がある。　　

28 教科書ｐ29参照 phosphate PO4-3 -3 carbonate chromate
dichromate (二クロム酸イオン、重クロム酸イオン） sulfate (硫酸イオン） Sulfite(亜硫酸イオン） hydrogen phosphate CO3-2 CrO4-2 Cr2O7-2 SO4-2 SO3-2 HPO4-2 -2 cyanide （シアン化物イオン） hydroxide （水酸化物イオン） acetate nitrate (硝酸イオン） nitrite (亜硝酸イオン） permanganate hypochlorite (次亜塩素酸イオン） chlorite (亜塩素酸イオン） chlorate (塩素酸イオン） perchlorate (過塩素酸イオン） hydrogen carbonate(炭酸水素イオン） dihydrogen phosphate(リン酸二水素イオン） CN-1 OH-1 C2H3O2-1 NO3-1 NO2-1 MnO4-1 ClO-1 ClO2-1 ClO3-1 ClO4-1 HCO3-1 H2PO4-1 -1 mercury (I) Hg2+2 +2 ammonium NH4+1 +1 Name Formula Charge 教科書ｐ29参照

29 補習 無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）: 酸とは、水と反応して水素イオン(H+1)を形成する物質のこと。
補習　無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）: 酸とは、水と反応して水素イオン(H+1)を形成する物質のこと。 このような化合物は、一般的にイオン化合物と分子化合物の両方の性質を持つ。.

30 補習 無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）の同定 物質名から“酸”であると判断する場合、日本語名は簡単で、ほとんど語尾に“酸”がつく。
補習　無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）の同定 物質名から“酸”であると判断する場合、日本語名は簡単で、ほとんど語尾に“酸”がつく。 化学式を検証してみると、Ｈが初めにくる。

31 補習 無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）の同定 化学式を見てみると、陰イオンの部分がある。酸の名前はこの陰イオンの名前が基本となっている。
補習　無機化合物 酸（Ａｃｉｄｓ）の同定 化学式を見てみると、陰イオンの部分がある。酸の名前はこの陰イオンの名前が基本となっている。 HF は hydrofluoric acid. 日本名でフッ化水素酸。 “fluor-” はＦ（fluoride ion)から来ている。日本名はフッ素イオンから。

32 補習 無機化合物 ；酸 それでは次の酸の名前は？ HCl
補習　無機化合物　；酸 それでは次の酸の名前は？ HCl ＝hydrochloric acid（塩酸：本来は塩化水素酸と呼ばれるべきだが、慣例で塩酸） H2CrO4 ＝chromic acid（クロム酸） HClO ＝hypochlorous acid（次亜塩素酸）

33 書けますか？ 以下の物質の化学式を例に従って書きなさい。 例 グルコース： C6H12O6
　a: メタノール　　　b: 炭酸マグネシウム　c: フッ素　d: プロパン 　e: 四塩化炭素　　f: 酢酸　　g: 水酸化カルシウム a: メタノール ＣＨ3ＯＨ : ＣＨ4Ｏ b: 炭酸マグネシウム ＭｇＣＯ3 c: フッ素 Ｆ2 ｄ：プロパン ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ3 ： Ｃ3Ｈ8 e: 四塩化炭素　 ＣＣｌ4　 f: 酢酸 ＣＨ3ＣＯ2Ｈ ： Ｃ2Ｈ4Ｏ2 g: 水酸化カルシウム Ｃａ（ＯＨ）2

34 物質の変化、化学反応式、化学反応式の量的関係
第14週講義

35 物質の変化・化学反応 化学反応式の量的関係 質量保存の法則 284.0g 284.0g 2Ｃ2Ｈ6 + 7Ｏ2 4ＣＯ2 6Ｈ2Ｏ 係数比
分子数 2個 2ｘ6.022ｘ1023個 7個 7ｘ6.022ｘ1023個 4個 4ｘ6.022ｘ1023個 6個 6ｘ6.022ｘ1023個 物質量 2mol 7mol 4mol 6mol 同温・同圧 2体積 7体積 4体積 6体積 標準状態 2ｘ22.4Ｌ 7ｘ22.4Ｌ 4ｘ22.4Ｌ 6ｘ22.4Ｌ モル質量 2 x 30.0g／mol=60.0g 7 x 32.0g/ mol =224.0g 4 x 44.0g/ mol=176.0g 6 x 18.0g/ mol=108.0g 質量保存の法則 284.0g 284.0g

36 物質の変化・化学反応 特別な化学反応式（ｐ93） 1.イオン反応式
イオンが関係する反応において，反応しないイオンを省略した化学反応式のことをイオン反応式という。 この反応式において、左辺のもつ電気の量と右辺がもつ電気の量は等しい。 （化学反応式）　ＮａＣｌ＋ＡｇＮＯ３→ＡｇＣｌ↓＋ＮａＮＯ３ 　　（反応しないイオンを消去）　 　　　　　　　　Ａｇ＋＋ＮＯ３－＋Ｎａ＋＋Ｃｌ－→ＡｇＣｌ↓＋Ｎａ＋＋ＮＯ３－ 　　（イオン反応式）　Ａｇ＋＋Ｃｌ－→ＡｇＣｌ↓ （化学反応式）　ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑ 　　　　　　ＣａＣＯ３＋２Ｈ＋＋２Ｃｌ－→Ｃａ２＋＋２Ｃｌ－＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑ 　　（イオン反応式）　ＣａＣＯ３＋２Ｈ＋→Ｃａ２＋＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑

37 物質の変化・化学反応 特別な化学反応式（ｐ93） 2.熱化学方程式
物質が化学変化する時は必ずエネルギー変化を伴う。そのエネルギーは熱、あるいは光のエネルギーとなる。 化学変化に伴い発生、または吸収する熱量を反応熱といい、熱を発生する反応を発熱反応、吸収する反応を吸熱反応という。 発熱は、生成物の方が反応物よりエネルギーが低くなる時に余剰のエネルギー分が熱になるために起こる。逆に、吸熱は生成物の方が反応物よりエネルギーが高い場合で、不足分のエネルギーを吸熱によって賄うために生じる。

38 物質の変化・化学反応 特別な化学反応式 2.熱化学方程式
化学反応式の→を＝に置き換え、右辺に反応熱を書き加えた式を熱化学方程式をいう。発熱反応では正（+）、吸熱反応では負（－）で反応熱を区別する。 化学エネルギーは、物質の状態で変化するため、反応熱は25℃、1.03 X 105Pa　での値を用い、化学式に物質の状態や、同素体名を付記する。 C (黒鉛）　+　O２（ｇ）　＝ＣＯ２（ｇ）　+　394　KJ 　　N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g) kJ 　　N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g) ; ΔH = −45.9 kJ/mol 　　　（個々の反応式にモルエンタルピーを併記する方法もある。）

39 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.1) 反応式の平衡： ___NH4Cl → ___NH3 + ___HCl
______________________ Ex.3) 　ＮH4Ｃｌの結合の種類は ______________________. R P N N 1 1 1 H H H H H H H H 分解 Cl Cl イオン結合と共有結合

40 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.4) 反応式の平衡： ___Zn + ___HCl → ___ZnCl2 + ___H2
______________________ Ex.6) 　Znの結合の種類は ______________________. R P Zn Zn 1 2 1 1 H Cl Cl Cl H H Cl H 単純置換反応 金属結合

41 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.7) 反応式の平衡： ___PbS + ___HCl → ___PbCl2 + ___H2S
______________________ Ex.9) 　PbSの結合の種類は ______________________. R P Pb Pb 1 2 1 1 S Cl H Cl Cl H H H 二重置換反応 Cl S イオン結合

42 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.10) 反応式の平衡： ___CH4 + ___O2 → ___CO2 + ___H2O
______________________ Ex.12)　ＣＯ2の結合の種類は ______________________. R P C C 1 2 1 2 H O H O H H H H 燃焼 O O O H O H O O 共有結合

43 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.13) 反応式の平衡： ___N2 + ___H2 → ___NH3
______________________ Ex.15) 　N2の結合の種類は N N N H 1 3 2 H H H H H N H H 合成 H H H H 共有結合

44 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.16) 反応式の平衡： ___F2 + ___HCl → ___HF + ___Cl2
______________________ Ex.18) 　HClの結合の種類は ______________________. R P F H 1 2 2 1 F F H Cl Cl Cl H H 単純置換反応 Cl F 共有結合

45 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.22) 反応式の平衡： ___KClO3 → ___KCl + ___O2
______________________ Ex.24) 　KClO3の結合の種類は ______________________. R P K K 2 2 3 Cl Cl O O O O O O 分解反応 K O Cl O O O O K O Cl イオン結合と共有結合

46 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.25) 反応式の平衡：
___HgI2 + ___KOH → ___Hg(OH)2 + ___KI Ex.26) 　反応のタイプは． ______________________ Ex.27) 　KIの結合の種類は ______________________. R P 1 2 1 2 Hg Hg I O I H K O 二重置換反応 O H H K K I O K イオン結合 H I

47 化学反応式の意味：化学式の平衡 R P Ex.28) 反応式の平衡： ___C2H2 + ___O2 → ___CO2 + ___H2O
______________________ Ex.30) C2H2の結合の種類は ______________________. R P C O C H 5 2 3 C O O H H O O O 4 2 2 H O C H C O O H C O O O H O C 燃焼反応 H O O O O O C O 共有結合 O

48 化学反応式の意味：化学式の平衡 連立方程式を用いて係数を求める方法 NH3 + O2 NO + H2O
　aNH3 　+ 　bO2　　　　cNO　+ dH2O Nの係数から　　a =c Hの係数から　　3a=2d Oの係数から　 2b=c + d b, c, d　を a で表すと(a ≠0) d=3/2 a, 2b=a + 3/2 a ,　∴ｂ＝5/４ a a : b : c : d=a : 5/4 a : a : 3/2 a =4 : 5: 4: 6 4NH3 　+ 　5O2　　　　4NO　+ 6H2O

49 化学反応式の意味：化学式の平衡 Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + H2O + NO2
aCu　+　bHNO3　　　cCu(NO3)2　+　dH2O　+　eNO2　 Cuの係数から　　a =c Hの係数から　 b=2d Oの係数から　 3b=6c +d + 2e Nの係数から　　 ｂ＝2ｃ　+ e 全てをa で表すと　a=a, b=4a, c=a, d=2a, e=2a となる。従って 1Cu　+　4HNO3　　　1Cu(NO3)2　+　2H2O　+　2NO2　

50 物質の変化・化学反応 反応の予測 化学を学ぶにあたり、最も重要な点は、基本的な知識を使って、化学的変化を予測することにある。具体的には反応生成物の構造や、反応に伴う様々な変化を予測できるようになること！

51 物質の変化・化学反応 反応の予測 本講義（教養の化学）の範囲は無機化学が主体となっている。従って化学反応においても、無機化学反応が主で、有機化学反応としては燃焼反応に限られている。 しかし、我々の身の回りは、有機化学反応で溢れている。最も身近な自分の身体の中で起こっている変化の大部分は有機化学反応である。 興味のある方は、是非有機化学反応も学んでほしい。

52 物質の変化・化学反応 反応の予測 無機化学反応では、反応のタイプが分かれば比較的簡単に生成物の予測できる。
反応のタイプは、先週の講義で説明してある。 もう一度簡単に補足してみる。

53 化学反応式の意味：反応のタイプ 化学反応により生じる変化は下のような等式として 書く。 A + B → C + D
ここでＡとＢは反応物を表し、ＣとＤは生成物を表す。 化学反応は4つのタイプに分類される： 合成：synthesis (combination) 分解：decomposition 単純置換：single replacement 二重置換：double replacement

54 タイプ: 合成（Synthesis or Combination）
+  O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C O C 一般式: A + B  AB ２つかそれ以上の反応物が一体化し1つの新しい生成物になる。

55 タイプ: 合成（Synthesis or Combination）
アルカリ金属と非金属との反応ではイオン化合物が生成。 　　2K(s) + Cl2(g) KCl(s) 非金属同士の反応では１種類以上の生成物になる。 　　S(s) + O2(g) SO2(g) sulfur dioxide 　　2S(s) + 3O2(g) SO3(g) sulfur trioxide ２つかそれ以上の反応物が一体化し1つの新しい生成物になる。

56 タイプ: 合成（Synthesis or Combination）
遷移金属と非金属との反応では１種類以上の生成物になる。 　　Fe(s) + S(s) FeS(s) iron (II) sulfide 　　2Fe(s) + 3S(s) Fe2S3(s) iron (III) sulfide 非金属の酸化物と水の反応では、酸が生成する。 　　SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq) sulfurous acid 金属の酸化物と水の反応では、塩基が生成する。 　　CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq) calcium hydroxide ２つかそれ以上の反応物が一体化し1つの新しい生成物になる。

57 タイプ: 分解（Decomposition）
例: NaCl  Cl Na Cl + Na 一般式: AB  A + B 1つの反応物が解体して、2つかそれ以上の新しい生成物になる。

58 タイプ: 分解（Decomposition）
例：2HgO  O Hg Hg O + 一般式: AB  A + B 1つの反応物が解体して、2つかそれ以上の新しい生成物になる。

59 タイプ: 分解（Decomposition）
１つの化合物が分解して、２つかそれ以上の生成物になる。 　　CaCO3(s) CaO(s) CO2(g) ２元素で構成されている化合物は、分解して、反応物を構成していた元素になる。 　　　2HgO(s) 　　　　　　　2Hg(l) O2(g)　　 気体の生成物が生じる場合や、熱の発生を伴う非常に速い分解反応は、爆発を引き起こすことが多い。　　　 1つの反応物が解体して、2つかそれ以上の新しい生成物になる。

60 タイプ: 単純置換（Single replacement）
例: Zn + CuCl2  Zn Cl Cu + Cl Zn Cu + 一般式: AB + C  AC + B 元素（金属）と化合物が作用しあって、新しい元素（金属）と化合物が生成する。

61 タイプ: 単純置換（Single replacement）
１つの元素がもう一つの化合物中の元素と置き換わる反応で、水溶液中でおこる。 　Mg(s) + Zn(NO3)2(aq) Mg(NO3)2(aq) + Zn(s) 　Mg(s) + LiNO no reaction 　　 反応の進行は金属の活性度（イオン化傾向）に従う。 活性な（イオン化傾向の大きい）金属は、それよりも活性の低い金属と置き換わるが、逆は置き換わらないので、その場合は反応しない。 非金属の場合も相手の非金属化合物との間で置換が起こる。この場合は通常ハロゲン類でみられる。

62 タイプ: 二重置換（Double displacement）
例: MgO + CaS S O  Mg Ca + O S Mg Ca + 一般式: AB + CD  AD + CB 2つの出発化合物が作用しあって2つの新しい化合物になる。

63 タイプ: 二重置換（Double displacement）
２つの反応物の間でプラスのイオン同士の交換がおこる。 この反応は一般に2つの水溶性のイオン化合物の間で起こり、生成物は沈殿物となって反応系から出てゆく。 典型的な反応例 生成物の１つが水に対する溶解度が低く、沈殿する。 　　 Na2S(aq) + Cd(NO3)2(aq) CdS (s) + NaNO3(aq) 生成物の１つが気体で、反応系から出てゆく 　 2NaCN(aq) + H2SO4(aq) HCN(g) + Na2SO4(aq) 生成物の１つが、水のような分子化合物になる。 Ca(OH)2(aq) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + 2H2O(l)　

64 燃焼反応：（Combustion Reaction）
１つの元素、あるいは化合物が酸素と反応して、多くは熱や光の発生を伴う反応である。 　　　典型的な反応例 　　　　　　CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) 炭化水素類（炭素と水素で構成されている化合物）の完全燃焼反応では二酸化炭素と水が生成する。この時熱が発生する。

65 化学反応の予測 生成物を予測してみよう！ 生成物を予測するには、反応物がどのタイプの反応を 受けるかを考える。
タイプが分かれば、今まで述べてきた考え方に沿って生 成物を予測できる。 砂糖、アルコール、炭化水素類の燃焼： combustion は、 二酸化炭素 (CO2) と水 (H2O)が生成する。 若干面倒な反応は単純置換反応である。金属の活性の 違い（イオン化傾向）をある程度知っている必要がある。 イオン化傾向について、簡単に説明しておく。

66 化学反応の予測 イオン化傾向 金属の単体が、水溶液中で電子を放出し、陽イオンになろうとする 性質を金属のイオン化傾向という。イオン化傾向は、イオン化エネル ギーの他、様々な要因によって決まる。

67 No, Ni is below Na Yes, Li is above Zn Yes, Al is above Cu
次のような反応に注目してみよう: Fe + CuSO4  Cu + Fe2(SO4)3 Li + H2O  LiOH + H2 このような反応には明らかな傾向がある。右の表は金属のイオン化傾向を示している。 もしある反応物と試薬を混ぜた時、その反応物が単純置換反応を起こす場合、生成物を右の表から予測することができる。右の表は上に行く程活性が高い金属であることを示している。 Q:この反応では? Fe + CuSO4  Ni + NaCl  Li + ZnCO3  Al + CuCl2  K Na Li Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au No, Ni is below Na Yes, Li is above Zn Yes, Al is above Cu Yes, Fe is above Cu Cu + Fe2(SO4)3 NR (no reaction) Zn + Li2CO3 Cu + AlCl3

68 A: （冷）水ではNo,熱水/蒸気ならyes Mg + H2O  H2 + Mg(OH)2 acid Zn + HCl 
Hは右の表で唯一の非金属元素である。 H2 は金属と酸と反応するか、水と反応した時に生成する。( H2 + 金属の水酸化物）。 金属と水の反応には金属の活性度の他に水の温度も関係する。 Q: Mg は水と反応するだろうか? K Na Li Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au cold H2O hot H2O steam A: （冷）水ではNo,熱水/蒸気ならyes Mg + H2O  H2 + Mg(OH)2 acid Zn + HCl  H2 + ZnCl2 Q:この反応を完結せよ: Al + H2O(steam)  Cu + H2O  Ca + H2SO4  Na + H2O  H2 + Al(OH)3 NR H2 + CaSO4 H2 + NaOH

69          Mg + AgNO3  Ag+ Mg(NO3)2 Cu + AgNO3  Ag+ Cu(NO3)2
Zn    Mg + AgNO3  Ag+ Mg(NO3)2 Cu + AgNO3  Ag+ Cu(NO3)2 Zn + AgNO3  Ag+ Zn(NO3)2 AgNO3   Mg + H2SO4  H2 + MgSO4 Zn + H2SO4  H2 + ZnSO4 H2SO4 NR   Mg+ Fe(NO3)3  Fe+ Mg(NO3)2 Zn+ Fe(NO3)3  Fe+ Zn(NO3)2 Fe(NO3)3 NR   Mg + CuCl2  Cu + MgCl2 Zn + CuCl2  Cu + ZnCl2 CuCl2 NR

70 化学反応の予測 余談 イオン化傾向の覚え方（大きい順）： 貸そうかな、まああてにするな、ひどすぎる借金
　　　貸そう (K) か (Ca) な (Na) 、ま (Mg) あ (Al) あ 　　　（亜　鉛:Zn）て（鉄:Fe）に (Ni) する (Sn) な（鉛:Pb）、 　　　ひ (H) ど（銅:Cu）す（水銀:Hg）ぎる（銀:Ag）借（白金:Pt） 　　　金(金:Au) 金貸そう（ソーダ：Na)、まああてにするな、ひどすぎる借金

71 演習 次の化学変化を完全な化学反応式で書け (係数は1も書くこと）
（１）　塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ3）を熱分解すると、酸素が発生して塩化カリウム（ＫＣｌ）を生じる （２）メタノールが燃焼すると、二酸化炭素が発生して水を生じる