理系の雑学・豆知識

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無機化学の反応式

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

 

生成物(αは右辺・左辺の原子数から考える)

金属の単体・化合物

H2O

金属の水酸化物 + α

金属の単体・化合物

CO2

金属の炭酸塩または炭酸水素塩 + α

金属の単体・化合物

HC

金属の塩化物 + α

金属の単体・化合物

H2SO4

金属の硫酸塩または硫酸水素塩 + α

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

金属の炭酸塩の加熱

金属の酸化物 + 二酸化炭素

金属の炭酸水素塩の加熱

金属の炭酸塩 + 二酸化炭素 + 水

弱酸の塩

強酸

弱酸 + 強酸の塩

弱塩基の塩

強塩基

弱塩基 + 強塩基の塩

 

 

 

 

 

 

 

アルカリ金属(Li,Na,K)の単体

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2K + 2H2O → 2KOH + H2

 

アルカリ金属(Li,Na,K)の化合物

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O

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

 

2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O

再利用の課程

CaCO3 → CaO + CO2

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O + NH3

CaO + H2O → Ca(OH)2

 

アルカリ土類金属(Ca,Ba)の単体

Ca + H2O → 2Ca(OH)2 + H2

 

アルカリ土類金属の化合物

CaCO3 → CaO + CO2

CaO + H2O → Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O

CaCO3 + CO2 + H2O  →← Ca(HCO3)2 

②⑦

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

③⑧

CaO + 3C → CaC2 + CO↑

 

CaC2 + 2H2O  → Ca(OH)2 + C2H2

Ca(OH)2 + Cl2 → CaCl(ClO)・H2O

 

 

両性元素(Zn, Al,Sn,Pb)の単体

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

 

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

 

 

両性元素(Zn, Al,Sn,Pb)の化合物

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)]

 

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

 

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] 

 

Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]

 

Zn(OH)2 + 4NH3→ [Zn(NH3)4]2+2OH

 

 

鉄の単体

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

 

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

 

 

銀の単体

Ag + 2HNO3 → AgNO3 + H2O + NO2

⑤ 

 

銀の化合物

AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2] + Cl

 

AgCl + 2 Na2S2O3 → NaCl + Na3[Ag(S2O3)2]

 

AgCl + 2KCN → KCl + K[Ag(CN)2]

 

Ag2O + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2] + 2OH

 

 

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

 

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

 

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↓

 

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↓

 

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

 

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

 

Cl2 + H2O → HCl + HClO

 

2KI + Cl2 → 2KCl + I2 (2I+Cl2→2Cl+I2

 

2KI + Br2 → 2KBr + I2 (2I+Br2→2Br+I2

 

2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2 (2Br+Cl2→2Cl+Br2

 

 

ハロゲンの単体の製法

MnO2  4HCl  MnCl2  2H2O  Cl2

2NaCl+3H2SO4+MnO2→2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2

CaCl(ClO)・H2O + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + Cl2

2NaBr+3H2SO4+MnO2→2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2

2KI+3H2SO4+MnO2→2KHSO4+MnSO4+2H2O+I2

 

ハロゲン化水素(HF,HCl,HBr,HI)

SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

 

 

硫黄の単体

S + O2 → SO2

 

Cu + S → CuS

 

 

硫黄の化合物

2H2S + 3O2 → 2H2O+ 2SO2

 

SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S

 

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑

硫酸の不揮発性

NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3

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

N2 + 3H2 → 2NH3

 

 

硝酸の製法(オストワルト法)

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

 

2NO + O2 → 2NO2

 

3NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

 

 

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

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

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

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