非金属元素の単体と化合物

53問 • 5ヶ月前

黒まる

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O₃「オゾン」

特異臭をもつ淡青色の気体酸化作用が強いためヨウ化カリウムデンプン紙を青紫色に変える 2KI＋O₃＋H₂O→I₂＋2KOH＋O₂ 水上置換法オゾン層は太陽光中の紫外線を吸収して地上の生物を保護している

NH₃「アンモニア」

無色、刺激臭の気体水によく溶ける上方置換で捕集する

NO「一酸化窒素」

無色、無臭の気体で水に溶けにくい銅に希硝酸を作用させると発生 3Cu＋8HNO₃→3Cu(NO₃)₂＋2NO＋4H₂O 水上置換法

NO₂「二酸化窒素」

赤褐色で刺激臭をもつ気体水によく溶ける下方置換法水溶液は強い酸性

SiO₂「二酸化ケイ素」

共有結合の結晶酸には溶けない NaOHとともに融解するとケイ酸ナトリウムになるケイ酸ナトリウムに水を加えると水ガラスになる水ガラスに塩酸を加えて乾燥させるとシリカゲルができる二酸化ケイ素をほぼ100%含んだ高純度ガラスを石英ガラス（非晶質） SiO₂＋2NaOH→Na₂SiO₃＋H₂O

塩化水素と反応し白煙を生じる

HCl＋NH₃→NH₄Cl

還元作用によって赤い花を漂白する

SO₂

Cl₂O₇と水の反応

Cl₂O₇＋H₂O→2HClO₄

H₂「水素」

水に溶けにくい還元作用をしめす単体の密度が常温で最も小さい非金属元素水素と酸素の混合気体に点火すると爆発的に反応して水ができる水上置換法

貴ガス

安定なので他の元素と反応せず、燃焼しにくい空気中に単体として少量存在する特有の色の光を発する原子半径が大きくなるほどファンデルワールス力が大きくなって沸点があがる

F「フッ素」

淡黄色、刺激臭の気体水素と冷暗所で爆発的に反応する

Cl「塩素」

黄緑色の有毒な気体で下方置換でとる水に少し溶け、空気より重い塩素水は漂白や殺菌に用いられる

塩素と水の反応

Cl₂＋H₂O→HCl＋HClO

塩素の発生方法

酸化マンガンに濃塩酸を加えて加熱 MnO₂＋4HCl→MnCl₂＋2H₂O＋Cl₂ 高度さらし粉を用いる Ca(ClO)₂･2H₂O＋4HCl→CaCl₂＋4H₂O＋2Cl₂ NaCl水溶液の電気分解

Br「臭素」

刺激臭で赤褐色の液体揮発しやすいためアンプル中で保存

I「ヨウ素」

黒紫色の固体ハロゲンの中で最も水に溶けにくい

ハロゲン

共有結合の二原子分子化合物を作りやすいので天然にほとんど存在しない原子番号が大きいほどH₂との反応性は低い

HF「フッ化水素」

ハロゲン化水素で弱酸のもの水溶液はガラスなどのケイ酸塩や二酸化ケイ素を溶かす水と激しく反応してHFが発生する 2F₂＋2H₂O→4HF＋O₂ ガラスを侵すのでポリエチレン容器で保存

塩化水素にアンモニアを加えた化学反応式

NH₃＋HCl→NH₄Cl（白煙）

フッ化水素酸がガラスと反応した化学反応式

6HF＋SiO₂→H₂SiF₆＋2H₂O

オゾンの生成

酸素中で無声放電させる 3O₂→2O₃ 酸素中に紫外線を照射する

過酸化水素水に酸化マンガン(IV)を加えた時の変化を化学反応式で表せ

H₂O₂→2H₂O＋O₂

SO₂「二酸化硫黄」

無色、刺激臭の気体下方置換法

SO₂の生成法

銅に濃硫酸を加えて加熱 Cu＋2H₂SO₄→CuSO₄＋2H₂O＋SO₂ 亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸を加える 2NaHSO₃＋H₂SO₄→Na₂SO₄＋2H₂O＋2SO₂

SO₂を酸素と反応させると

SO₃ 触媒としてV₂O₅「酸化バナジウム（V）」

H₂S「硫化水素」

無色、腐卵臭の気体、水溶液は弱酸性水に少し溶ける下方置換法

H₂Sの生成法

硫化鉄(ⅱ)に希硫酸を加える FeS＋H₂SO₄→FeSO₄＋H₂S

H₂SO₄「濃硫酸」

密度の大きい液体水と混合すると大量の熱が発生する脱水作用乾燥剤水素よりもイオン化傾向が小さい金属とも反応して二酸化硫黄を発生する Cu＋2H₂SO₄→CuSO₄＋2H₂O＋SO₂

P「リン」

赤リン空気中では安定黄リン淡黄色、ろう状の固体猛毒空気中で自然発火するため水中に保存二硫化炭素に溶ける

P₄O₁₀「十酸化四リン」

吸湿性の強い白色粉末の固体

H₃PO₄「リン酸」

無色結晶、潮解性塩は肥料として用いられる強酸より弱く、弱酸より強い水に溶けやすい

C「炭素」

・黒鉛価電子3個が平面を作る共有結合に使われる１個は平面内を動き回ることが出来る電気伝導性が大きくやわらかい・ダイヤモンド炭素原子が正四面体の各頂点を中心に位置する全ての炭素原子が共有結合してできた無色の結晶で最も硬い物質・フラーレン C₆₀

石灰石に希硫酸を用いることが出来ない理由

難溶性の硫酸カルシウムによって石灰石の表面が覆われ、反応が継続しないから

Si「ケイ素」

地殻中で酸素に次いで多い元素単体として産出しない高純度のケイ素の結晶は半導体の性質をもち、太陽電池やコンピュータの集積回路などに用いられる通信海底ケーブルの光ファイバーには高純度のケイ素が用いられている

H₂SiO₃「ケイ酸」

加熱して脱水させると多孔質のシリカゲルが得られるシリカゲルは乾燥剤や吸着剤として利用される

HCl「塩化水素」

無色、刺激臭で水によく溶ける水溶液は強い酸性下方置換法

乾燥剤

→

アンモニアの製法

ハーバー・ボッシュ法 N₂＋3H₂⇔2NH₃（高温高圧下）触媒としてFe₃O₄ 2NH₄Cl【固】＋Ca(OH)₂【固】→CaCl₂＋2NH₃＋2H₂O 乾燥剤：ソーダ石灰

硝酸の製法

オストワルト法 4NH₃＋5O₂→4NO＋6H₂O 触媒としてPt 空気と反応 2NO＋O₂→2NO₂ 水と反応 3NO₂＋H₂O→2HNO₃＋NO 全体の反応式 NH₃＋2O₂→HNO₃＋H₂O

NO₂の製法

銅に濃硝酸を作用させると発生する Cu+ 4HNO3 → Cu(NO₃)₂+2NO₂ + 2H₂O

火山地帯で産出する黄色固体

S（石油の製造工程で得られる）

ホタル石に濃硫酸を加える反応

フッ化水素が生成する CaF₂＋H₂SO₄→CaSO₄＋2HF

1.HCl 2.H₂O 3.水蒸気 4.濃硫酸

硫酸の製法

接触法 ①硫黄を燃焼する S＋O₂→SO₂ ②酸化バナジウム(V)を触媒として二酸化硫黄を空気酸化して三酸化硫黄にする 2SO₂＋O₂→2SO₃ ③三酸化硫黄を濃硫酸に吸収させて発煙硫酸とし、これを希硫酸で薄める SO₃＋H₂O→H₂SO₄ 2S＋3O₂＋2H₂O→2H₂SO₄

アンモニアを生成する時、試験管の口を下向きにする理由

生成する水が加熱部に流れて試験管が破損するのを防ぐため

塩素酸カリウムに酸化マンガンを加えて加熱する化学反応式

2KClO₃→2KCl＋3O₂

N₂「窒素」

無色無臭水に溶けにくいため水上置換で捕集

窓に利用されるガラス

ソーダ石灰ガラス →二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムの混合物を高温で融解したあと、冷却してつくられる

海水に溶けている物質の78%が（ア） 11%が（イ）

（ア）塩化ナトリウム（イ）塩化マグネシウム…にがりと呼ばれる

ピクリン酸の保存

衝撃や熱で爆発するので少量に分けて冷暗所で保存

強塩基の水溶液の保存

空気中のCO₂と反応するためゴム栓をしたガラス瓶で保存

臭化銀の保存

感光性のため褐色ビン中で保存

Ti「チタン」

軽くて硬く、耐食性に優れているためメガネのフレームなどに利用される

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