国立大学2次試験2/25まであと
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▶ 1族金属元素（アルカリ金属）
- 第六周期のCs（セシウム）まで炎色反応が起こる
- やわらかく、融点が低いので灯油中に保存
- 単体は金属結合が弱く結晶はすべて体心立方格子
- 水を還元させて水素を発生させる Na+H2O⇒NaOH+H2
- 周期が大きくなるほど、最外殻電子が中心から遠くなり原子半径が大きくなる。そのため、融点が下がる。e-を放出しやすくなりイオン化エネルギーが下がり、反応性が高まる
・ Na ナトリウム
・アンモニアソーダ法によるNa2CO3の製法
十硬ノボラックちゃん
炭酸ナトリウムは水によく溶けます。ガラスやセッケンに使われ、ソーダ灰ともいわれる
アンモニアソーダ法の概要図
・NaHCO3の性質
十硬ノボラックちゃん
- 水溶性：酸性塩だが、水溶液は弱塩基を示す。HCO3-
- 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
▶ 2族金属元素（アルカリ土類金属）
- SO4-塩、CO３-塩は水に難溶
- H2Oと反応し水酸化物を生成、水によく溶け強塩基を示す
- Raまで炎色反応
- アルカリ金属よりも価電子が１つ多く、それが自由電子になりアルカリ金属よりも金属結合が強くなる
- Beは常温の蒸気、Mgは高温の熱水と激しく反応
・ Ｃａ カルシウム
・ セッコウから焼きセッコウ
十硬ノボラックちゃん
二水和物なのは、せっこうのせと、セカンド（２）のセが同じと覚えました。
・ さらし粉の生成
十硬ノボラックちゃん
しーえーしーえるし－えるおーえいちつーおーと詠唱しまくってたら覚えてました。
- Ca(OH)2 + Cl2 →CaCl・ClOH2O
- CaCl・ClO 2H2Oは高度さらし粉
・ Ca カルシウム関連
- CaCO3 →CaO + CO2 CaOは乾燥剤や発熱材に使用
- CaO + H2O →Ca(OH)2
- Ca(OH)2 + CO２ →CaCO3 +H2O
- CaCO3 + H2O + CO2 ⇄Ca(HCO3)2
- CaCO3 + 2HCl →CaCl2 +CO2 +H2O
▶ 3～11族（遷移元素）
- 価電子数がほぼ一定のため、同じ周期の元素の化学的性質が似ている
- 典型金属元素に比べて、原子半径が小さく金属結合が大きいので融点が高く密度も大きい
- イオン、化合物では内側の電子殻が未閉殻なので可視光の吸収が起こり有色であることが多い。例えば鉄イオンやクロムイオン
・ Fe 鉄（体心立方格子）
十硬ノボラックちゃん
鋼（こう）の生成がよく出ます。1モルの三酸化二鉄からは最終的に2モルの銑鉄が得られます。
・ 一酸化炭素が還元剤となって三酸化二鉄から銑鉄を生成
- ３Fe2O3 + CO →２Fe３O4 + CO2
- Fe３O4 + CO →３FeO + CO2
- FeO + CO →Fe + CO2
- （全体の式）Fe2O3 + 3CO →2Fe + 3CO2
・ Fe2+の呈色
- Fe２+：淡緑色、Fe(OH）2：緑白色
- K3［Fe（CN）６］を加え、濃青色
・ Fe3+の呈色
- Fe３+：黄褐色
- Fe（OH）3：赤褐色
- K4［Fe（CN）６］を加え、濃青色
・ 鉄の酸化物
- FeO：天然には存在しない
- Fe２O３：赤鉄鉱として天然に存在
- Fe３O4：天然では磁鉄鉱として存在
・ Cu 銅（面心立方格子）
十硬ノボラックちゃん
11族はCu、Ag、Auと有名な金属元素が多いため、ポッキーどうぎんきんで覚えておくといいかも
・ 陽極泥まで考えるCuの電解精錬
Cuは天然では主に黄銅鉱（CuFeS2）として産出、空気と共に加熱酸化したのち粗銅になる。これを電気分解する
粗銅版は、Cu以外にもZn,Fe,Ni,Au,Agが含まれる。Cuよりもイオン化傾向が小さいＡｕやＡｇは陽極の下に泥として堆積します。
・ Cuの化合物
- CuO：黒色、1,000度以下で加熱、水酸化銅（Cu2O）を加熱脱水しても得られる
- Cu２O：赤色、銅を1,000度以上で加熱
- CuSO4・５H2O：無水物は無色の粉末。4分子のH2OがCu2+に配位結合、残りの1分子はSO4２-と水素結合
・ Cr クロム（体心立方格子）
・ 酸化クロムと二クロム酸の色の推移
- CrO42-（黄色） + ２H+ →Cr2O7２+（オレンジ） +H2O
- Cr2O7２+（オレンジ） + ２OH- →CrO4２- +H2O
・ 酸化還元
・ Mn マンガン
十硬ノボラックちゃん ・ 酸化還元
- MnO4- ＋ 8H+ ＋5e- → Mn2+ ＋ 4H2O
- 酸性水溶液中でのKMnO4(過マンガン酸カリウム)反応
- MnO4- ＋ 2H2O ＋3e- → MnO2 ＋ 4OH-
- 水溶液が中性の場合
- MnO4- ＋ e- → MnO42-
- 水溶液が塩基性の場合
・ H2O2の分解で触媒として利用
十硬ノボラックちゃん
1モルの過酸化水素から1モルの酸素と2モルの水が生成されます。
- H2O2 → O2 ＋ 2H2O
- 過酸化水素をMnO2（二酸化マンガン）を触媒として酸素と水に分解
・ Ag 銀（面心立方格子）
十硬ノボラックちゃん
銀は電気、熱を最もよく通します。電気・熱伝導性の順番は銀銅さんの家にはAuがあるで覚えました。
・ 原料は硝酸銀
銀はAgNO3の結晶が原料。性質として、感光性があり水によく溶けることを覚える
・ Ag+と少量の塩基で酸化銀の沈殿
AgOHじゃなく、Ag2Oが沈殿します。本当によく出ます。
・ ハロゲン化銀
- H2O：AgFのみ溶解
- NH3：AgCl、AgBrのみ溶解
- AgCl、AgBr、AgIは配位能力の高いＮａ２Ｓ２Ｏ３とＫＣＮ水溶液に溶けて、それぞれ［Ag（S2O3）2］3-と［Aｇ（ＣＮ）２］-を作ります。
・ TiとW チタンとタングステン
十硬ノボラックちゃん
そんなに両方とも出ない印象だけど覚えておきましょう。
- TiO2：光により、表面にある水が酸化され、有機物からe-を奪い酸化させるので抗菌作用を発揮。化粧品、建物の外壁、空気清浄フィルターに使用
- W：融点が3,400度と高く、フィラメントに使われる
▶ 1・2族以外の典型金属元素
▶ 12族
・ Aｌ アルミニウム
十硬ノボラックちゃん ・ 両性金属元素なので水に溶け水素発生
- ２Al + ２NaOH + ６H2O → ２Na［Al（OH）４］ + ３H２
・ Al2O3を生成するテルミット反応
- ２Al + Fe2O3 → Al2O3 + ２Fe
・ Al2O3を生成するバイヤー法
- Al2O３ + 2NaOH + ３H2O → ２Na［Al（OH）４］
- Na［Al（OH）４］を水に→ Al（OH)3 + NaOH
- 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
・ Alを得るホール・エルー法
十硬ノボラックちゃん
融解した氷晶石（Na３AlF6）とAl2O3を電気分解。
難関大のどっかで氷晶石（Na３AlF6）の化学式を覚えておいたのが過去問で助かった記憶があるのですが忘れましたｗ NASAアルファシックスとかで宇宙のNASAと冷たい＝氷晶石の氷の漢字を結び付けて覚えてました。
- 陰極：Al３+ + ３e- → Al
- 正極：C + O２- → CO + ４e-
- 正極：C + O2- → CO + ２e-
・ ミョウバン
十硬ノボラックちゃん
AlK（SO4）３とK2SO4の混合溶液濃縮したもので水中電離する
- AlK（SO4）２・１２H2O → Al３+ + K+ + ２SO4２- + 12H2O
▶ 13族
・ Sn スズ
十硬ノボラックちゃん
酸化数0、+２、+４を取ります。
鉄のメッキや有機分野の酸化還元でよく出るイメージ
- おもちゃなど、鉄の上にSnをコーディングします。Feよりもイオン化傾向が小さく、水に触れても丈夫です。ですが、傷がつくと、Feの方がイオン化傾向が大きいので以下のイオン反応式が起こります。
- 鉄へのメッキ：Fe → Fe2+ + 2e-
- 鉄へのメッキ：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
- 還元剤：Ｓｎ → Sn4+ + 4e-
- 酸化剤：ニトロベンゼン→アニリン
・ Pb 鉛
十硬ノボラックちゃん
鉛と同じく、酸化数0、+２、+４を取ります。鉛蓄電池は超頻出。
- 負極：Pb + SO42- → PbSO4 + 2e-
- 正極：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
- 一言メモ：この鉛蓄電池を題材にする問題はかなり出るので、係数を覚えてもいいかもしれません。
▶ 合金暗記：語呂合わせ
十硬ノボラックちゃん
金属元素を推定させる問題で、「航空機やアタッシュケースに使われる合金に含まれるもの」などと遠回しに問われます。合金の名前を覚えるぞ！というより（もちろん名前は覚える！）は、用途と構成元素を抑えて語呂合わせで覚えるのが速攻で知識を引き出せるので良いです。
慶應理工などでも合金の名前を答えるだけで点数が降ってくる問題もあるので、抑えておきたい。
| 合金の名前と元素構成、用途 | 語呂合わせ |
|---|
| Cu 銅関連 | ・Snが含まれると青銅
・Znが含まれると黄銅
・Niが含まれると白銅 | 青春のキズは白紙に
青銅とSnで青春
黄銅とZnでキズ
白銅とNiで白紙
ちょっと悲しい語呂合わせ、、、 |
| Al アルミニウム関連 | ・ジュラルミン AlにCuとMg
→航空機やアタッシュケースに使用
・アルマイト Alの表面に厚い酸化被膜
・ルビー Al2O3にCrが含有
・サファイア Al2O3にFeとTiが含有
| クルル：Crとルビーのル
サファイアフェチ：FeTiをフェチと読みました |
| Fe 鉄 | ・ステンレス鋼 FeにCrとNi | ステンレスに黒って：
Crを黒、てをFeにしました |
| Ni＋Cr ニッケルとクロム | ・ニクロム | ニクロム
二：ニッケル
クロム：そのままクロム |
| Pb 鉛 | ・Snが含まれるとはんだ | |
| Hg | ・アマルガム 水銀が50％、あとは銀、スズ、銅など
→虫歯治療で使う銀色の詰め物 | |
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グルフル転化糖ちゃん
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XYZ
