中高生からの質問




Q393★酸化カルシウムの生石灰に水を入れると発熱するというので家にあったホタテ貝殻の焼成カルシウムに水を加えてみました。するとほぼ発熱しませんでした。これはどうしてでしょうか。生石灰と焼成カルシウムとも酸化カルシウムだと思うのですが違いはあるのでしょうか。
Q392★無機化学についての質問です。教科書に水銀は他の金属を溶かしてアマルガムをつくると書いてありました。調べたら、鉄やマンガンなど、アマルガムにならない金属もあると書いてありました。水銀と合金をつくる金属とつくらない金属とでは何が違うのでしょうか。具体的にアマルガムにならない金属を教えてもらえると嬉しいです。
Q391★原子が陽イオンになるためには、自身の持つ最外殻電子を放り出すためにイオン化エネルギーが必要だと習いました。その結果、出来上がった陽イオンは元の原子より高エネルギー状態になります。しかし、今の自分の見解では「安定した状態=低エネルギー状態」と考えており、これだと原子自らが不安定な状態になるようなものとしか考えられません。また正の電荷の方が大きくなってしまうと、さらに不安定になってしまっていると感じられます。価電子数が0であることが安定した状態である(≒他原子と反応しない)ということも知っていますが、それを踏まえても、自ら高エネルギー状態になって電気的性質を中性から変えることには納得できません。化学において「安定した状態」とはどのようなものかということと、今自分があやふやな「閉殻が安定な理由」について教えてください。
Q390★石灰水についての質問です。水に消石灰を溶かしたらpHが12ぐらいありました。しかし3週間経ってもう一度測定したらpHが8.0前後に下がっていました。それはどうしてでしょうか。pHが下がる仕組みを教えてください。
Q389★イオンについての質問です。マンガの中で「銅イオンが周りに漏れたから植物が生えなかった。」というものがありました。まず、銅イオンとは何ですか。どうして植物(生物)に有害なのですか。
Q387★酸性・塩基性の確認はいつもリトマス紙で行うのですが、その他にph測定法があると聞きました。僕はph測定法のほうが、紙も1種類で足りるので便利だと思ったのですが、リトマス紙を使うのには意味があるのでしょうか。それぞれを使うメリット・デメリットを教えてください。
Q386★硝酸についての質問です。僕が読んでるマンガには、硝酸という液体がでてくるのですが、学校の授業では硝酸カリウムという粉末の固体でした。他にも硝酸がつく物質がありました。硝酸と、硝酸がつくものとはどういう関係ですか。
Q385★「ペットボトルの蓋からガソリンは生成できるのか」ということを調べました。「生成できる!(A)」というのと「ガソリンではなく軽油ができる!(B)」というものがありました。それぞれには根拠があり、Aについては生成した液体を燃やし、さらにガスクロマトグラフィーで分析(GC分析)し、C6から10程度(炭素量)の物質が多く生成されていることからガソリンが生成されたとまとめていました。Bについては、液体を燃やすときの引火点の差(ガソリンは-43℃ 軽油は40℃~70℃で液体を7℃まで下げたら、火がつかなかった。)と燃焼熱から軽油だとまとめていました。AとB、どちらが正しいのでしょうか。
Q384★例えば「C3H5N3O9」(ニトログリセリン)はなぜあの順番なのですか。どの物質でもこの順番でとかあるのですか。
Q383★酸素の確認方法について学校で学びましたが、先生によって線香の火を入れる方法が違うため教えてください。A先生:線香に火を付け炎がついたまま、酸素を貯めた試験管に線香を差し込んで炎の大きさを見て確認する。 B先生:線香の火を付け炎を消して、酸素を貯めた試験管に線香を差し込んで炎が出て燃え上がることを確認する。A先生の確認方法であれば、マッチの火を入れることと同じではないかと疑問に感じました。またテストで酸素の確認方法は「線香の火」と書き、「マッチの火」と書かないことも疑問に思いました。
Q382★酸素は水には溶けないという性質を持っている事は知っています。ですが、魚はえら呼吸をして酸素を体に入れています。ということは水の中に酸素はあるのでしょうか。そうなると、酸素は水に溶けるということでしょうか。 また、魚は水の中にある酸素で生きていますね。では、水の中には酸素が何%あるのでしょうか。
Q381★ファンデルワールス力は、分子内の電子の揺らぎによる瞬間的分極によって生じる分子間の力だと教科書には記載されています。イオン内でも電子は自由に運動しているのならば、イオン間でもファンデルワールス力が生じないとおかしいのではないのでしょうか?イオン間でファンデルワールス力が働かないのは、実際にはイオンは、結晶や水和として存在しているので、周囲の電荷の影響によって電子が完全に自由に動けないために分極が起きないからではないかと考えましたが、これは正しいでしょうか?
Q380★教科書のコロイド溶液の作成や、この質問コーナーの回答の中においても、水酸化鉄(Ⅲ)Fe(OH)3という名前が出てきますが、本当は酸化水酸化鉄(Ⅲ)FeO(OH)のことを指しているのでしょうか? そうであれば、なぜそのように教えるのでしょうか?
Q379★電池、電気分解に関する質問です。電池の極板間(正極板と負極板、陽極板と陰極板)の距離によって、その電池の内部抵抗が変わるらしいのですが、その理由がよく分かりません。
Q378★土に消石灰(水酸化カルシウム)とニガリ (塩化マグネシウム)と水を混ぜて土を固める三和土(たたき)という日本の土木工法があります。固まるのはこれらと空気に含まれている二酸化炭素の反応だといいますが、なぜ固まるのかわかりません。化学式で原理を教えてもらえますか。また消石灰と水や塩化マグネシウムと水の組み合わせでも固まります。こちらの理由も教えてもらえますか。
Q377★アンタ―クチサイト(南極石)の結晶作りを自由研究で取り組んでいます。実験手順で結晶ができないため、何か手順に問題があるのでしょうか? 1)塩化カルシウム(25g)と精製水(25g)を1対1で混合 2)湯せんして混ぜる。濁りはなくなり、液体は透明でサラサラの状態。 3)冷凍庫で冷やす -1日たっても液体は固まらず、結晶はできません。
Q376★水とグルコースの密度の違いには、構造式のOH基の数が関係ありますか?
Q375★学校で、分子を作る物質と作らない物質があると習いました。学校で、スイヘイリーベの歌の最後のカルシウムまでの周期表を習ったのですが、その中で分子を作る元素はどれですか?具体的に教えていただけると幸いです。
Q374★なぜ溶解度曲線は曲線になるのですか? なぜ比例の式にならないのですか? 硫酸銅はなぜ溶解熱が正なのに右下がりのグラフにならないのですか? 水和物との関係はありますか? 溶解度曲線が一定の温度で一番高くなる物質は、どうしてそうなるのですか?
Q373★鉄くぎを使ってさびの実験をしています。残留塩素が0.5ppmの普通の水道水を容器に入れて実験しているのですが、水が茶色に濁り、下のほうに赤錆が沈殿しています。数日経ってから、釘が黒っぽく変色している部分が出てきました。黒さびは、自然にはできないと見たことがあるので何なのかわかりません。調べるにはどうしたらよいのか教えてください。
Q372★酢酸に水酸化ナトリウム水溶液を中和点まで混ぜた時のpHについて教えてください。酢酸ナトリウム水溶液のpHを求めれば良いというのがうまく理解できません。中和点では、酢酸イオンが一部加水分解して酢酸に戻る、と説明されますが、酢酸に戻るなら戻った分をさらに中和する必要がありそうで、それでは永遠に中和は完了しないように考えてしまいます。また中和前後で、微量の水酸化ナトリウム水溶液を加えるだけでpHが大きくジャンプしますが、なぜそうなるのかわかりません。
Q371★アスコルビン酸(ビタミンC)の量を調べるために酸化還元滴定をしようと考えています。滴定の際に、アスコルビン酸溶液とヨウ素溶液の両方にデンプンを加える必要があるでしょうか。
Q370★硫酸イオンの場合、安定的な結晶構造をとっているので、水溶液中ではプカプカとSO42-のままでいるわけですが、例外的にBa、Ca、Pbの場合は沈殿します。2価と2価とが2本の綱で引っ張り合っているから結合力がUPしているとも言えますが、実際はBa、Ca、Pbに限定されています。やはり結晶構造がカギになるのかな、イオンの価数はカギにはならないのか...と思うとしょんぼりしてしまいます。 また、一価の陽イオンであっても、Ag+を例に、銀はイオンになりたがらない=自由電子を放出したがらない=電子へのこだわりが強いから電気陰性度が高い=イオン化傾向が低い=電子を欲する力が大、と考え、例外的にAg2CO3ができると聞くと、ますます価数の存在意義が薄らぎます。 Q364の回答の「炭酸塩の場合には陽イオンの価数が二価以上の状態では、多少のイオン半径比の違いが影響しないほど、強固なイオン結晶が生じる条件に既になっている、というのが実態であると考えられます。」とNH4+に関する質問についても、もう少し詳しく教えてください。
Q369★ハロゲンと水の反応について教えてください。フッ素は酸素より酸化力が強いのでHFになれますが、塩素や臭素は自己酸化還元反応という特殊なことをします。この際、電子を奪うわけではないですが、水由来のHとOHとくっつきます。これはどういう仕組みなのでしょうか。また、ヨウ素は、酸化力が弱いため水には溶解しづらいと説明されますが、なぜ自己酸化還元反応という反応が起きないのでしょうか。
Q368★塩化アンモニウムはなぜ正塩なのでしょうか。水素イオンが配位結合してできたアンモニウムイオンという形ですが、水に入れれば加水分解を起こして水分子からOH-を奪い、残された水分子の水素イオンが原因で間接的に液性を酸性にします。その点が、炭酸水素ナトリウムのように直接的に自らの持つ水素イオンで液性を酸性にするものと違うため、正塩と名付けられたということでしょうか。
Q367★I)硫酸(H2SO4)や塩酸(HCl)に酸化力がないのに、硝酸(HNO3)に酸化力があるのはなぜなのでしょうか。また、SO3はH2SO4と同じ酸化数(6+)なのに酸化力があるのはなぜでしょうか。II)濃硝酸と希硝酸の酸化力の違いは何に由来するのでしょうか。
Q366★水素結合について質問があります。水とフッ化水素、それにアンモニアの沸点を考える際、電気陰性度の大きさ(FONの順)、分子量に比例するファンデルワールス力、そして水素結合の個数が鍵になると思います。水素結合の個数についてなのですが、図の?のところがなぜ水素結合で他分子と結びつかないのか教えてください。
Q365★アルカリ土類金属やアルカリ金属のイオンは、NaOH水溶液に入れても沈殿しないと学んだのですが、その一方、カルシウム単体を冷水に入れると水酸化カルシウムの沈殿が生じると学びました。 カルシウムイオンとカルシウム単体という違いはありますが、両者の関係性がはっきりよくわからないので教えてください。
Q364★参考書の補注欄に「アルカリ金属イオンとNH4+の炭酸塩は水溶性だが、他の炭酸塩は水に難溶」との記載があったのですが、これが意味するは価数や炭酸イオンとの大きさの近似性にかかわらずほとんどの塩が沈殿生成すると読み替えられました。なぜ炭酸塩には、そのような特質が認められるのでしょうか。
Q363★冷却曲線がよくわかりません。凝固点降下にせよ、補正をかけているのは理解できたのですが、なぜ延長線を引くことで本来の数値が求められるのかがわかりません。 *質問の一部を省略しています。
Q362★硫酸と硫酸アンモニウム塩が溶けている混合液に水酸化ナトリウムをたくさん入れると、硫酸との中和反応が優先されると習いました。しかし、同じ溶液中にある硫酸アンモニウムの弱塩基遊離反応はなぜ同時に起こらないのでしょうか。*質問の一部を省略しています。
Q361★コロイドについて、いくつか質問があります。(1)塩化鉄をまず沸騰水に入れますが、塩化鉄が水と反応する理由がわかりません。 たとえば、塩化銀であれば電気陰性度の差が1.1ということから、イオン結合であるにもかかわらず共有結合のように振る舞い沈殿するわけですが、塩化鉄も電気陰性度差は1.2程度です。沸騰水に入れるのは、反応速度を高めるのみならず、塩化鉄の結合を解く効果があるのでしょうか。(2)水酸化鉄は正に帯電すると言われますが、その理由も教えてください。(3)なぜコロイド透析の実験で塩化鉄を用いるのか、教えてください。
Q360★冷却曲線に関する質問です。延長線を引いて本来の凝固点を求めるという記述を見かけるのですがよくわかりません。 何かしらの補正をかけていることのは理解できたのですが、なぜ延長線を引くことで本来の数値が求められるのかがわかりません。*質問の一部を省略しています。
Q359★NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl という不揮発性の酸を用いて加熱し、HClが煙となって出て行くため、ルシャトリエの原理により右向きの反応が進み、目的物のHClが手に入るという反応があります。 このNaHSO4というのがよく理解できません。たとえば、炭酸であれば、弱い酸なのでH+をあまり放出しないため2段階で電離するというのは納得できるのですが、硫酸は強酸性だから100%電離する、その方が硫酸イオンも安定するからと学びました。 しかし、この化学反応ではHSO4-というイオンとナトリウムイオンとをくっつけています。この背景にある原理を教えてください。
Q358★無機化学における沈殿に絡む理論を教えてください。 炭酸塩なら2価の陽イオンと陰イオンがクーロン力で引き合いイオン化しづらいため沈殿するようなのですが、硫酸塩については沈殿しないほうが多いことを知り、弱酸由来なのか強酸の話も絡むのかがわからなくなっています。 ある本ではAl(OH)3などの水酸化物イオンは脱水縮合することで巨大分子を形成するから沈殿するという記述がありました。では炭酸塩はなぜ沈殿するのだろう、硫酸塩はなぜあまり沈殿しないのだろうかと悩んでいます。 沈殿に絡む理論を、たとえば、電気陰性度や原子半径やクーロン力をどの順序で考えていけばいいのかなど、まとめて教えていただけないでしょうか。
Q357★素粒子である電子はどのような軌道に配置するかでエネルギーがちがってくるとききましたが軌道とか関係なく素粒子である電子は全て速さ、大きさ、形、運動量など全て同じなのですか?
Q356★理科研究で鉄釘を(1)コーヒー、(2)お茶、 (3)スポーツドリンク、 (4)砂糖水、(5)食塩水、(6)水道水、(7)酢、(8)炭酸水、(9)ミネラルウォータ、(10)リンス、(11)シャンプー、(12)油に一週間つけてみました。(1)と(2)は液体が真っ黒になりタンニン鉄の液体になったとわかりましたが鉄釘自体は錆びると言うよりは黒っぽくなっているのですがこれは鉄がどういう化学変化を起こした状態なのですか? (1) (2) (3) (6) (8)の釘は黒っぽく変化したのは黒錆が出てきてると言えるのですか? また(4) (5) (7) (9) (10) (11)は赤っぽく変化したのですが赤錆と考えて良いのですか? (11)は取り出した時、変化はなかったのですが取り出して2日後には赤錆だらけになりました。空気に触れた事で酸化が始まったって事でしょうか? (12)につけた釘が(11)の釘とは違い、取り出してからも変化しなかったのは何故でしょうか?
Q355★マヨネーズの乳化について実験をしています。マヨネーズが乳化する時の酢と塩の相乗効果について教えてください。(質問内容を省略しています。質問の詳細は回答のページに記載しています。)
Q354★液体が固体に凝固するとき、溶けている不純物を外へ押し出すように固まり、析出した固体の純度は高いということを聞いたことがあります。 そこで質問ですが、水道水で氷を作る場合、消毒用の塩素分やハロンは氷の外に押し出され、氷の中の塩素濃度は低くなるのですか?
Q353★なぜスライムは伸びるのですか。
Q352★「炭酸フルーツ」には、どのような形で浸透圧の原理が使われているのですか。
Q351★貝殻に塩酸を加えると、なぜ二酸化炭素が発生するのですか。