反応の基本パターン
無機化学の反応式はある程度パターン化すると覚えやすい。
パターン |
反応物A |
+ |
反応物B |
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生成物(αは右辺・左辺の原子数から考える) |
① |
金属の単体・化合物 |
+ |
H2O |
→ |
金属の水酸化物 + α |
② |
金属の単体・化合物 |
+ |
CO2 |
→ |
金属の炭酸塩または炭酸水素塩 + α |
③ |
金属の単体・化合物 |
+ |
HCl |
→ |
金属の塩化物 + α |
④ |
金属の単体・化合物 |
+ |
H2SO4 |
→ |
金属の硫酸塩または硫酸水素塩 + α |
⑤ |
金属の単体 |
+ |
HNO3 |
→ |
金属の硝酸塩 + 二酸化窒素または一酸化窒素 +α |
⑥ |
金属の炭酸塩の加熱 |
→ |
金属の酸化物 + 二酸化炭素 |
||
⑦ |
金属の炭酸水素塩の加熱 |
→ |
金属の炭酸塩 + 二酸化炭素 + 水 |
||
⑧ |
弱酸の塩 |
+ |
強酸 |
→ |
弱酸 + 強酸の塩 |
⑨ |
弱塩基の塩 |
+ |
強塩基 |
→ |
弱塩基 + 強塩基の塩 |
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アルカリ金属(Li,Na,K)の単体
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ |
① |
2K + 2H2O → 2KOH + H2↑ |
① |
アルカリ金属(Li,Na,K)の化合物
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O |
② |
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O |
⑦ |
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑ |
③⑧ |
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑ |
③⑧ |
アンモニアソーダ法
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3↓ + NH4Cl |
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2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O |
⑦ |
再利用の課程 |
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CaCO3 → CaO + CO2↑ |
⑥ |
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O + NH3 |
⑨ |
CaO + H2O → Ca(OH)2 |
① |
アルカリ土類金属(Ca,Ba)の単体
Ca + H2O → 2Ca(OH)2 + H2↑ |
① |
アルカリ土類金属の化合物
CaCO3 → CaO + CO2↑ |
⑥ |
CaO + H2O → Ca(OH)2 |
① |
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O |
② |
CaCO3 + CO2 + H2O →← Ca(HCO3)2 |
②⑦ |
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑ |
③⑧ |
CaO + 3C → CaC2 + CO↑ |
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CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑ |
① |
Ca(OH)2 + Cl2 → CaCl(ClO)・H2O |
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両性元素(Zn, Al,Sn,Pb)の単体
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ |
③ |
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑ |
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Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑ |
③ |
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2↑ |
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両性元素(Zn, Al,Sn,Pb)の化合物
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O |
③ |
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)]4 |
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Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O |
③ |
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] |
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ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O |
③ |
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] |
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Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O |
③ |
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] |
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Zn(OH)2 + 4NH3→ [Zn(NH3)4]2++2OH- |
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鉄の単体
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ |
③ |
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ |
④ |
鉄の製法
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2↑ |
酸化物の還元 |
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2↑ |
酸化物の還元 |
銅の単体
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2↑ |
⑤ 濃硝酸の場合 |
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑ |
⑤ 希硝酸の場合 |
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2↑ |
④ 熱濃硫酸の場合 |
銅の化合物
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- |
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銀の単体
Ag + 2HNO3 → AgNO3 + H2O + NO2↑ |
⑤ |
銀の化合物
AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl- |
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AgCl + 2 Na2S2O3 → NaCl + Na3[Ag(S2O3)2] |
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AgCl + 2KCN → KCl + K[Ag(CN)2] |
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Ag2O + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- |
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金属イオンの沈殿反応
1、Cl-を加えると沈殿する金属イオン ・・・ Ag+,Pb2+ いずれの沈殿も白色 |
Ag+ + Cl- → AgCl↓ |
Pb2+ + 2Cl- → PbCl2↓ |
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2、SO42-を加えると沈殿する金属イオン・・・Ba2+, Ca2+,Pb2+ いずれの沈殿も白色 |
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ |
Ca2+ + SO42- → CaSO4↓ |
Pb2+ + SO42- → PbSO4↓ |
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3、CO32-を加えると沈殿する金属イオン ・・・ Na+,K+以外 |
Ba2+ + CO32- → BaCO3↓ |
Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ |
4、H2S を吹き込むと沈殿するイオンほとんどが黒。 例外 → CdS(黄), ZnS(白),MnS(淡紅) |
水溶液が中性・塩基性のとき沈殿するイオン・・・Fe2+,Zn2+ (Mn2+,Ni2+,Co2+もあるがほとんど出ない) |
Fe2+ + S2- → FeS↓ |
Zn2+ + S2- → ZnS↓ |
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水溶液が酸性でも(どんなときでも)沈殿するイオン・・・Pb2+, Cu2+, Ag+ (Hg22+, Hg2+, Cd2+はあまり出ない) |
Pb2+ + S2- → PbS↓ |
Cu2+ + S2- → CuS↓ |
2Ag+ + S2- → Ag2S↓ |
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5、OH-を加えると沈殿するイオン・・・K+,Na+, Ba2+, Ca2+以外 沈殿の色:多くの水酸化物は白。 例外 → Fe(OH)2(緑白), Fe(OH)3(赤褐),Cu(OH)2(青白) |
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 |
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 |
Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 |
2Ag+ + 2OH- → Ag2O + H2O |
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6、CrO42-を加えると沈殿するイオン・・・Ba2+,Pb2+,Ag+ |
Ba2+ + CrO42-→ BaCrO4↓(黄色) |
Pb2+ + CrO42-→ PbCrO4↓(黄色) |
2Ag+ + CrO42-→ Ag2CrO4↓(暗褐色) |
ハロゲン(F,Cl,Br,I)の単体
2F2 + 2H2O → 4HF + O2↑ |
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Cl2 + H2O → HCl + HClO |
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2KI + Cl2 → 2KCl + I2 (2I-+Cl2→2Cl-+I2) |
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2KI + Br2 → 2KBr + I2 (2I-+Br2→2Br-+I2) |
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2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2 (2Br-+Cl2→2Cl-+Br2) |
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ハロゲンの単体の製法
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2↑ |
③ |
2NaCl+3H2SO4+MnO2→2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2↑ |
④ |
CaCl(ClO)・H2O + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + Cl2↑ |
③ |
2NaBr+3H2SO4+MnO2→2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2 |
④ |
2KI+3H2SO4+MnO2→2KHSO4+MnSO4+2H2O+I2 |
④ |
ハロゲン化水素(HF,HCl,HBr,HI)
SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O |
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硫黄の単体
S + O2 → SO2 |
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Cu + S → CuS |
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硫黄の化合物
2H2S + 3O2 → 2H2O+ 2SO2↑ |
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SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S |
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NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑ |
④ 硫酸の不揮発性 |
NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3↑ |
④ 硫酸の不揮発性 |
アンモニアの反応
NH3 + HCl → NH4Cl |
中和反応 |
アンモニアの製法
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑ |
⑨ |
N2 + 3H2 → 2NH3↑ |
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硝酸の製法(オストワルト法)
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O |
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2NO + O2 → 2NO2 |
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3NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO |
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気体の実験室的製法(発生する気体を覚える)
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑ |
水素の発生 ④ |
水素よりイオン化傾向が小さい金属と希硫酸または塩酸 |
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2H2O2 → 2H2O + O2↑ |
酸素の発生触媒 MnO2 |
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2↑ |
塩素の発生 ③ |
CaCl(ClO)・H2O + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + Cl2↑ |
塩素の発生 ③ |
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑ |
塩化水素の発生 ④ |
CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF |
フッ化水素の発生④,硫酸の不揮発性 |
CaF2フッ化カルシウムまたはホタル石という |
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Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2↑ |
二酸化硫黄の発生④ |
2NaHSO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O + 2SO2↑ |
二酸化硫黄の発生 ④⑧ |
NaHSO3亜硫酸水素ナトリウム,HClでも可 |
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FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S↑ (HClでも可) |
硫化水素の発生 ④ |
Cu+4HNO3 → Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑ (濃硝酸) |
二酸化窒素の発生⑤ |
3Cu+8HNO3 → 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑ (希硝酸) |
一酸化窒素の発生⑤ |
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑ |
アンモニアの発生⑨ |
CaCO3 + 2HCl → CaCl + H2O + CO2↑ |
二酸化炭素の発生③⑧ |
HCOOH → H2O + CO↑ |
一酸化炭素の発生 濃硫酸の脱水性 |