カテゴリー
Uncategorized

6月19日 5・6限 化学ロβ1組 教材③以降の解答

[ 2 ][ 3 ] [ 4 ] 各論

問1

(1) MnO4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

(2) Cr2O72 + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

(3) O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

(4) O2 + 2H2O + 4e → 4OH

(5) O3 + 2H+ + 2e → H2O + O2

(6) NO3 + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

(7) NO3 + 2H+ + e → NO2 + H2O

(8) SO42 + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O

(9) F2 + 2e → 2F

(10) Cl2 + 2e → 2Cl

(11) Br2 + 2e → 2Br

(12) I2 + 2e → 2I

(13) 2H+ + 2e → H2

問2

(1) H2S → 2H+ + 2 e + S

(2) H2S + 2OH → 2H2O + 2 e + S

(3) H2C2O4 → 2CO2 +2H+ 2e  

(4) 2S2O32 → S4O62 + 2 e

(5) H2 → 2H+ + 2 e

(6) H2 + 2OH → 2H2O + 2 e

(7) Na → Na+ + e  

(8)  Ca → Ca2+ + 2 e

(9)  Mg → Mg2+ + 2 e

(10)  Al →Al3+ + 3e

(11)  Zn → Zn2+ + 2 e

(12) Fe → Fe2+ + 2 e  

(13)  Pb → Pb2+ + 2 e

(14) Cu → Cu2+ + 2 e 

(15)  Ag → Ag+ + e

(16) 2Br → Br2 + 2 e

(17) 2I → I2 + 2 e

(18) Fe2+ → Fe3+ + e  

(19) Sn2+ → Sn4+ + 2 e

(1) H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O 

(2) H2O2 → O2 + 2H+ + 2e

(1) SO2 + 4H+ + 4e → S + 2H2O 

(2) SO2 + 2H2O → SO42 + 4H+ + 2e

問5

(1) CH4 + 2H2O → CO2 + 8H+ + 8e

(2) CH4 + 8OH → CO2 + 6H2O + 8e

(3) CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e

(4) CH3OH + 6OH → CO2 + 5H2O + 6e

(5) CH3CHO + H2O → CH3COOH + 2H+ + 2e

(6) CH3CHO + 3OH → CH3COO + 2H2O + 2e

 問5のような半反応式は,特に燃料電池で負極に水素H2ではなく,有機物を用いた問題の時によく出てくる。実際,有機物は水とは混ざらないが,水系溶媒環境下において,酸化数が変化しない酸素を得るには,水から得ると便宜的に考える。O2との反応にしてしまうと,それは完全な酸化還元反応そのものであるため,半反応式としては認められない。

カテゴリー
Uncategorized

6月19日 3・4限 化学ハβ1組 教材③以降の解答

[ 2 ][ 3 ] [ 4 ] 各論

問1

(1) MnO4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

(2) Cr2O72 + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

(3) O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

(4) O2 + 2H2O + 4e → 4OH

(5) O3 + 2H+ + 2e → H2O + O2

(6) NO3 + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

(7) NO3 + 2H+ + e → NO2 + H2O

(8) SO42 + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O

(9) F2 + 2e → 2F

(10) Cl2 + 2e → 2Cl

(11) Br2 + 2e → 2Br

(12) I2 + 2e → 2I

(13) 2H+ + 2e → H2

問2

(1) H2S → 2H+ + 2 e + S

(2) H2S + 2OH → 2H2O + 2 e + S

(3) H2C2O4 → 2CO2 +2H+ 2e  

(4) 2S2O32 → S4O62 + 2 e

(5) H2 → 2H+ + 2 e

(6) H2 + 2OH → 2H2O + 2 e

(7) Na → Na+ + e  

(8)  Ca → Ca2+ + 2 e

(9)  Mg → Mg2+ + 2 e

(10)  Al →Al3+ + 3e

(11)  Zn → Zn2+ + 2 e

(12) Fe → Fe2+ + 2 e  

(13)  Pb → Pb2+ + 2 e

(14) Cu → Cu2+ + 2 e 

(15)  Ag → Ag+ + e

(16) 2Br → Br2 + 2 e

(17) 2I → I2 + 2 e

(18) Fe2+ → Fe3+ + e  

(19) Sn2+ → Sn4+ + 2 e

(1) H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O 

(2) H2O2 → O2 + 2H+ + 2e

(1) SO2 + 4H+ + 4e → S + 2H2O 

(2) SO2 + 2H2O → SO42 + 4H+ + 2e

問5

(1) CH4 + 2H2O → CO2 + 8H+ + 8e

(2) CH4 + 8OH → CO2 + 6H2O + 8e

(3) CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e

(4) CH3OH + 6OH → CO2 + 5H2O + 6e

(5) CH3CHO + H2O → CH3COOH + 2H+ + 2e

(6) CH3CHO + 3OH → CH3COO + 2H2O + 2e

 問5のような半反応式は,特に燃料電池で負極に水素H2ではなく,有機物を用いた問題の時によく出てくる。実際,有機物は水とは混ざらないが,水系溶媒環境下において,酸化数が変化しない酸素を得るには,水から得ると便宜的に考える。O2との反応にしてしまうと,それは完全な酸化還元反応そのものであるため,半反応式としては認められない。

カテゴリー
Uncategorized

6月19日 5・6限 化学ロβ1組 教材③

[ 2 ] 各論敷衍/Step.1

問1 以下の酸化剤の半反応式を書きなさい

(1) 酸性条件で過マンガン酸カリウムKMnO4   MnO4 は,H+とeを足して → Mn2+ とH2Oになる   
(2) 酸性条件で二クロム酸カリウムK2Cr2O7  K2Cr2O7は,K+,K+,Cr2O72になる.  このうちCr2O72は,H+とe−を足して → 2つのCr3+とH2Oになる.   
(3) 酸性条件で酸素O2  O2は,H+とe と反応して → H2Oになる.   
(4) 塩基性条件で酸素O2  塩基性にすると,H+が登場してはまずいので,(3)式の両辺に4OH を加える.  すると,H+はH2Oになるため,問題は解消するが,H2Oが左右でかぶる.  そのため,2H2Oを消去する.     
(5) 酸性条件でオゾンO3  O3 は,H+ とe−と反応して,→ O21つと,H2O1つになる.    
(6) 希硝酸HNO3  希硝酸HNO3は,電離してH+とNO3になる.  このうち,NO3はH+とeと反応して → NO とH2Oになる.  
 
(7) 濃硝酸HNO3  濃硝酸HNO3は,電離してH+とNO3になる.  このうち,NO3はH+とeと反応して → NO2 とH2Oになる.   
(8) 熱濃硫酸H2SO4  熱濃硫酸H2SO4は,電離してH+, H+, SO42 になる.  このうち,SO42はH+とe− を吸収して → SO2とH2Oになる.   
(9) フッ素F2  F2はe−を吸収して → Fになる.(F2にF原子は2個あります)   
(10) 塩素Cl2  Clはe−を吸収して → Clになる.(Cl2にCl原子は2個あります)   
(11) 臭素Br2  Brはe−を吸収して → Brになる.(Br2にBr原子は2個あります)   
(12) ヨウ素I2  Iはe−を吸収して → Iになる.(I2にI原子は2個あります)   
(13) 希塩酸・希硫酸の水素イオンH+  H+ はeを吸収して → H2になる.   

問2 以下の還元剤の半反応式を書きなさい.

(1) 酸性条件での硫化水素H2S  H2S は → S単体と,H+とeになる.  
(2) 塩基性条件での硫化水素H2S  (1)に登場するH+が邪魔なので,両辺にOHを2つずつたす.   
(3) シュウ酸H2C2O4  H2C2O4は,→ CO2とH+とe−になる.   
(4) チオ硫酸ナトリウムNa2S2O3  Na2S2O3は,Na+,Na+,S2O32に電離する.  S2O32ふたつは,→ S4O62とe−になる.   
(5) 酸性条件で水素H2  H2 は, → H+とe−になる.   
(6) 塩基性条件で水素H2  (5)で生じるH+がまずいので,(5)の両辺に2OHを足して,H+をH2Oにする.  
(7) 金属ナトリウムNa / Na は → Na+ とe−になる.  
(8) 金属カルシウムCa / Caは,→ Ca2+とe−になる.  
(9) 金属マグネシウムMg / Mgは → Mg2+とe−になる. 
 
(10) アルミニウムAl / Alは → Al3+とe−になる.  
(11) 亜鉛Zn / Znは → Zn2+とe−になる.  
(12) 鉄Fe / Feは → Fe2+とe−になる.いきなりFe3+にはならない.  
(13) 鉛Pb / Pbは → Pb2+ とe−になる.  
(14) 銅Cu / Cuは → Cu2+とe−になる.  
(15) 銀Ag / Agは → Agとe−になる.  
(16) 臭化カリウムKBr(Brの反応)/ Brは,→ Br2とe−になる.  
(17) ヨウ化カリウムKI(Iの反応)/ Iは,→ I2とe−になる.  
(18) 硫酸鉄(II)FeSO4(Fe2+の反応) FeSO4は,Fe2+,SO42に電離する.   SO42は,濃度が高く高温でないと酸化還元反応はしない.Fe2+は → Fe3+とe   
(19) 硫酸スズ(II)SnSO4(Sn2+の反応)   SnSO4は,Sn2+,SO42に電離する.   SO42は,濃度が高く高温でないと酸化還元反応はしない.Sn2+は → Sn4+とe   

問3 過酸化水素(H2O2)の半反応式を書け.

(1) 酸性溶液中で過酸化水素(H2O2)が酸化剤として働く半反応式 主な働き  H2O2がH+とe−と反応 → H2Oになる.   
(2) 酸性溶液中で過酸化水素(H2O2)が還元剤として働く半反応式  H2O2がKMnO4と反応する場合,還元剤となる.  H2O2は,→ O2とH+とe−になる.   

問4 二酸化硫黄(SO2)の半反応式を書け.

(1)  酸性溶液中で二酸化硫黄(SO2)が酸化剤として働く半反応式   SO2がH2Sと反応する場合は酸化剤となる.   SO2はH+とe−と反応して → S単体とH2Oになる.   
(2)  酸性溶液中で二酸化硫黄(SO2)が還元剤として働く半反応式 主な働き   SO2は,O原子をふたつ得るため,H2O2つと反応し,→ SO42,H+,e−になる.   

問5 有機物は還元剤になり,水と反応しCO2とH+になる半反応式となる.以下の半反応式を書け.

(1) 酸性条件下でメタンCH4  CH4はH2Oと反応 → CO2とH+とe−になる.  
(2)  塩基性条件下でメタンCH4  (1)の両辺にH+をH2Oに変えるために8OHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.  
(3)  酸性条件下でメタノールCH3OH  CH3OHはH2Oと反応 → CO2とH+とe−になる.  
 
(4)  塩基性条件下でメタノールCH3OH  (3)の両辺にH+をH2Oに変えるためにいくつかのOHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.   
(5)  酸性条件下でアセトアルデヒドCH3CHOが酢酸CH3COOHになる.  CH3CHOはH2Oと反応 → CH3COOHとH+とe−になる.   
(6)  塩基性条件下でアセトアルデヒドCH3CHOが酢酸イオンCH3COOになる.  (5)の両辺にH+をH2Oに変えるためにいくつかのOHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.   
カテゴリー
Uncategorized

6月19日 3・4限 化学ハβ1組 教材①

[ 1 ] 過マンガン酸カリウムが硫酸酸性条件で酸化剤として働く事例

① 過マンガン酸カリウムは化学記号で表すと         

② 過マンガン酸カリウムを水に溶かすと電離し,

     イオンと,       イオンに変化する.

③ マンガンを含んでいるイオンはそのうち,       イオン(赤紫色)

④ このイオンは,反応すると     イオンに変化する.(うすい桃色〜無色)

⑤ 以上より,過マンガン酸イオン      は,硫酸酸性条件下で酸化剤として働き

  マンガン(II)イオン     に変化する.

⑥ 過マンガン酸カリウムが,硫酸酸性条件下で働くとマンガン(II)イオンになる.

  MnO4− → Mn2+

⑦  このときの様子を図にすると以下の通りである.





⑧ 酸素は,単体でない限り酸化数は     である.

⑨ これより,左辺のOとMnの酸化数を決定すると以下の通りである.

 



⑩ 上の図から,マンガンの酸化数は,    から     に減少している.

⑪ よって,吸収している電子は   e−である.

⑫ これを図にすると以下の通りである.

 



⑬ MnO4のまわりについている酸化物イオンO2は,硫酸で酸性にして,H+を与える

  ことで,H2Oとしてはがす.そのため,一つの酸化物イオンO2をはがすには,

  水素イオンH+は,     個必要である.

  O2 + H+ + H+ → H2O

⑭ そのためこの場合,4個の酸化物イオンをはがすために,水素イオンは    個必要.

⑮ これを図にすると以下の通りとなる.





⑯ よって,この図より,MnO4は,1個あたり,   e−と,    H+を吸収し,

  Mn2+1個と,   H2Oを放出することが判る.

⑰ 以上をまとめると以下の半反応式となる.

  MnO4 + (    )e− + (    )H+ → Mn2+ + (    )H2O

⑱ もう一度全て自分で書くと以下の半反応式となる.

⑲ ここで,酸化物イオンO2をはがすための酸は,強酸であれば何でもいいように見える.

 強酸は他に    (HCl水溶液)や      (HNO3水溶液)があるが,

 これらは硫酸の代わりに      .

⑳ それは,塩酸(HCl)のCl−は 2Cl→Cl2 + 2e として電子を放出する     剤,

  硝酸(HNO3)のNO3は NO3 + 4H+ + 3e → NO + 2H2O として電子を吸収する

        剤になるため,酸化物イオンをはがす以外の余計な反応をするから.

【教科書の手法との整合性の確認】

❶ 過マンガン酸カリウムKMnO4は水中で電離して K+ と      になる.(暗記)

❷ 酸化剤として働く場合,MnO4 は,       になる.(暗記)

❸ これを式にすると以下の通り.

  MnO4        → Mn2+

❹ ここで左右の酸素Oの数を比較すると,左は     個,右は0個である.

❺ 酸素Oを取り去るには酸素O1個あたり酸性条件なら普通    イオンを加える.

❻ つまり,4個の酸素Oを取り去るには,水素イオンH+ が     個必要.

❼ 水素イオンH+を8個与えて酸素Oを4つ取り去ると,水H2Oは    個出来る.

❽ 以上を式に書き入れると,

  MnO4 + (   )H+   → Mn2+ +  (   )H2O

❾ 次に左右の±の合計を比較してみる.

  左は,MnO4が −1,8H+ が+8なので,これをたすと,−1 + (+8) =        

  右は,Mn2+が +2,H2Oが 0 なので,これをたすと, +2 + 0 =       

10 つまり,+7が+2に減っているため,左側から5を引けば良い.

  つまり左辺に,    e を足せば良い.

11 以上より,まとめると,MnO4 + (   )H+ + (  ) e− → Mn2+ +  (   )H2O

12 もう一度自分で書くと以下の通り.

カテゴリー
Uncategorized

6月19日 3・4限 化学ハβ1組 教材③

[ 2 ] 各論敷衍/Step.1

問1 以下の酸化剤の半反応式を書きなさい

(1) 酸性条件で過マンガン酸カリウムKMnO4   MnO4 は,H+とeを足して → Mn2+ とH2Oになる   
(2) 酸性条件で二クロム酸カリウムK2Cr2O7  K2Cr2O7は,K+,K+,Cr2O72になる.  このうちCr2O72は,H+とe−を足して → 2つのCr3+とH2Oになる.   
(3) 酸性条件で酸素O2  O2は,H+とe と反応して → H2Oになる.   
(4) 塩基性条件で酸素O2  塩基性にすると,H+が登場してはまずいので,(3)式の両辺に4OH を加える.  すると,H+はH2Oになるため,問題は解消するが,H2Oが左右でかぶる.  そのため,2H2Oを消去する.     
(5) 酸性条件でオゾンO3  O3 は,H+ とe−と反応して,→ O21つと,H2O1つになる.    
(6) 希硝酸HNO3  希硝酸HNO3は,電離してH+とNO3になる.  このうち,NO3はH+とeと反応して → NO とH2Oになる.  
 
(7) 濃硝酸HNO3  濃硝酸HNO3は,電離してH+とNO3になる.  このうち,NO3はH+とeと反応して → NO2 とH2Oになる.   
(8) 熱濃硫酸H2SO4  熱濃硫酸H2SO4は,電離してH+, H+, SO42 になる.  このうち,SO42はH+とe− を吸収して → SO2とH2Oになる.   
(9) フッ素F2  F2はe−を吸収して → Fになる.(F2にF原子は2個あります)   
(10) 塩素Cl2  Clはe−を吸収して → Clになる.(Cl2にCl原子は2個あります)   
(11) 臭素Br2  Brはe−を吸収して → Brになる.(Br2にBr原子は2個あります)   
(12) ヨウ素I2  Iはe−を吸収して → Iになる.(I2にI原子は2個あります)   
(13) 希塩酸・希硫酸の水素イオンH+  H+ はeを吸収して → H2になる.   

問2 以下の還元剤の半反応式を書きなさい.

(1) 酸性条件での硫化水素H2S  H2S は → S単体と,H+とeになる.  
(2) 塩基性条件での硫化水素H2S  (1)に登場するH+が邪魔なので,両辺にOHを2つずつたす.   
(3) シュウ酸H2C2O4  H2C2O4は,→ CO2とH+とe−になる.   
(4) チオ硫酸ナトリウムNa2S2O3  Na2S2O3は,Na+,Na+,S2O32に電離する.  S2O32ふたつは,→ S4O62とe−になる.   
(5) 酸性条件で水素H2  H2 は, → H+とe−になる.   
(6) 塩基性条件で水素H2  (5)で生じるH+がまずいので,(5)の両辺に2OHを足して,H+をH2Oにする.  
(7) 金属ナトリウムNa / Na は → Na+ とe−になる.  
(8) 金属カルシウムCa / Caは,→ Ca2+とe−になる.  
(9) 金属マグネシウムMg / Mgは → Mg2+とe−になる. 
 
(10) アルミニウムAl / Alは → Al3+とe−になる.  
(11) 亜鉛Zn / Znは → Zn2+とe−になる.  
(12) 鉄Fe / Feは → Fe2+とe−になる.いきなりFe3+にはならない.  
(13) 鉛Pb / Pbは → Pb2+ とe−になる.  
(14) 銅Cu / Cuは → Cu2+とe−になる.  
(15) 銀Ag / Agは → Agとe−になる.  
(16) 臭化カリウムKBr(Brの反応)/ Brは,→ Br2とe−になる.  
(17) ヨウ化カリウムKI(Iの反応)/ Iは,→ I2とe−になる.  
(18) 硫酸鉄(II)FeSO4(Fe2+の反応) FeSO4は,Fe2+,SO42に電離する.   SO42は,濃度が高く高温でないと酸化還元反応はしない.Fe2+は → Fe3+とe   
(19) 硫酸スズ(II)SnSO4(Sn2+の反応)   SnSO4は,Sn2+,SO42に電離する.   SO42は,濃度が高く高温でないと酸化還元反応はしない.Sn2+は → Sn4+とe   

問3 過酸化水素(H2O2)の半反応式を書け.

(1) 酸性溶液中で過酸化水素(H2O2)が酸化剤として働く半反応式 主な働き  H2O2がH+とe−と反応 → H2Oになる.   
(2) 酸性溶液中で過酸化水素(H2O2)が還元剤として働く半反応式  H2O2がKMnO4と反応する場合,還元剤となる.  H2O2は,→ O2とH+とe−になる.   

問4 二酸化硫黄(SO2)の半反応式を書け.

(1)  酸性溶液中で二酸化硫黄(SO2)が酸化剤として働く半反応式   SO2がH2Sと反応する場合は酸化剤となる.   SO2はH+とe−と反応して → S単体とH2Oになる.   
(2)  酸性溶液中で二酸化硫黄(SO2)が還元剤として働く半反応式 主な働き   SO2は,O原子をふたつ得るため,H2O2つと反応し,→ SO42,H+,e−になる.   

問5 有機物は還元剤になり,水と反応しCO2とH+になる半反応式となる.以下の半反応式を書け.

(1) 酸性条件下でメタンCH4  CH4はH2Oと反応 → CO2とH+とe−になる.  
(2)  塩基性条件下でメタンCH4  (1)の両辺にH+をH2Oに変えるために8OHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.  
(3)  酸性条件下でメタノールCH3OH  CH3OHはH2Oと反応 → CO2とH+とe−になる.  
 
(4)  塩基性条件下でメタノールCH3OH  (3)の両辺にH+をH2Oに変えるためにいくつかのOHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.   
(5)  酸性条件下でアセトアルデヒドCH3CHOが酢酸CH3COOHになる.  CH3CHOはH2Oと反応 → CH3COOHとH+とe−になる.   
(6)  塩基性条件下でアセトアルデヒドCH3CHOが酢酸イオンCH3COOになる.  (5)の両辺にH+をH2Oに変えるためにいくつかのOHを足す.  すると,両辺にH2Oが現れるので,重複を消す.   

高校3年組  出席番号番  

氏名              

カテゴリー
Uncategorized

6月12日 5・6限 化学ロβ1組

第1回目の授業板書です。

プリントそのものは、北校舎5階 化学講義室前の机の上に置いてあります。出席番号偶数番号の人は、各自持って行ってください!

カテゴリー
Uncategorized

6月12日 3・4限 化学ハβ1組

第1回目の授業板書です。

プリントそのものは、北校舎5階 化学講義室前の机の上に置いてあります。出席番号偶数番号の人は、各自持って行ってください!

カテゴリー
Uncategorized

6月12日 化学ロハβ1組 解答

カテゴリー
Uncategorized

6月12日 化学ロハβ1組 教材

解像度が低い様ですので拡大版もあげておきます。

カテゴリー
Uncategorized

6月12日 5・6限 化学ロβ1組 教材

こちらの教材を現在見ているパソコンで別画面を立ち上げて見てもらうか、タブレット端末・スマートフォンで読み込んで問題を解いてください.制限時間は20分を予定しています。解答後に解答をアップします。制限時間終了後に画面を更新してもらえば、解答・解説が見られます。なお、紙で印刷もできますが、紙媒体に印刷したものは、明日登校した時に、北校舎5階化学講義室前の机の上に本日実施した①問題・②解答解説・③第5回目授業プリント解説動画のQRコード、以上3点を置いておきますので、必ず各自持ち帰ってください!