塩素の製法
|
|
二酸化マンガンに塩酸を加えて塩素を生成させるとき、生成した塩素の捕集法に気を配らねばなりません。 水と濃硫酸を用いて２段階のトラップを作るのですが、順序を間違えないようにしないといけません。  学ぶ項目を、ステップを細かく分けて一覧にしました。 「この項目は大丈夫だな。」と思うものは飛ばしてもらって結構です。 自分に必要な項目だけを学べば良いでしょう。 カッコ内は、文部科学省の学習指導要領に従った、目安となる履修学年です。 【塩酸】 （０１）ジャービル・ハイヤーン・・・中世イスラム圏の錬金術師です。 硫酸・硝酸・塩酸を発明しました。 （０２）塩酸（高１）・・・岩塩（塩化ナトリウム）に硫酸を加えると、塩化水素が発生します。 どうして？ （０３）ヨハン・グラウバー・・・「世界初の化学工学者」と呼ばれる“近世版のハイヤーン”です。 【マンガン】・・・７族元素は、１７族元素と似た挙動を示す部分があります。 （０４）マンガンの電子配置・・・ 1s22s22p63s23p63d54s2 。 （０５）カール・シェーレ・・・１７７４年に二酸化マンガンを発見したスウェーデンの化学者です。 （０６）ヨハン・ガーン・・・１７７４年にマンガンを単離したスウェーデンの鉱物学者です。 （０７）酸化マンガン（Ⅱ）・・・ 4s 軌道の電子２個を放出すれば、3d 軌道は半閉殻で安定しています。 （０８）緑マンガン鉱・・・酸化マンガン（Ⅱ）を主成分とする鉱石です。 （０９）七酸化二マンガン・・・ 3d 軌道の５個と 4s 軌道の２個、合計７個の電子を放出します。 （１０）過マンガン酸・・・七酸化二マンガンの水溶液を数か月放置すると、加水分解が起こります。 （１１）過マンガン酸カリウム（高１）・・・過マンガン酸は、遊離酸として不安定なので、塩にして扱います。 （１２）二酸化マンガン（高１）・・・ 3d 軌道の２個と 4s 軌道の２個、合計４個の電子を放出します。 （１３）ｄ軌道・・・縛りが弱く、ルーズなところがあります。 中途半端な３個の電子は 3d 軌道に収めます。 （１４）軟マンガン鉱・・・二酸化マンガンを主成分とする鉱石です。 古くから黒色顔料としての利用あり。 【塩素の実験的製法】・・・シェーレが、二酸化マンガンに塩酸を加えることで発生させました（１７７４年）。 （１５）化学反応式（高２）・・・ MnO2 ＋ 4HCl → MnCl2 ＋ 2H2O ＋ Cl2 。 （１６）２種類の酸化数・・・反応後の塩素の酸化数が「０」と「－１」の２種類あります。 どう解釈します？ （１７）塩素の酸化数・・・一部、増えています。 したがって、塩素は還元剤としてはたらきました。 （１８）マンガンの酸化数・・・マンガンは還元されるので、酸化数は減ることになります。 （１９）マンガンの半反応式（高１）・・・反応前の「＋４」から減る方向だから「＋２」になるのでしょう。 （２０）電子の由来・・・酸素と塩素が候補に挙がるが、塩素の方が可能性が高いです。 その理由は？ （２１）イオン反応式（高１）・・・塩素の半反応式も考慮に入れ、電子を消去したら、どんな反応式になる？ （２２）捕集方法・・・塩素とともに塩化水素も存在しているので、捕集法にも気を使います。 【塩素の工業的製法】・・・イオン交換膜を使うことで達成できるようになりました。 （２３）食塩水（中３）・・・塩化ナトリウムが、ナトリウムイオンと塩化物イオンに電離します。 （２４）電気分解の陰極（高２）・・・ナトリウムイオンはそのまま。 水素イオンが水素になろうとします。 （２５）電気分解の陽極（高２）・・・水酸化物イオンはそのまま。 塩化物イオンが塩素になろうとします。 （２６）水溶液・・・ナトリウムイオンと水酸化物イオンが増えてきます。 （２７）３つの生成物（高２）・・・食塩水の電気分解では、水素、塩素、水酸化ナトリウムが生じます。 （２８）問題発生・・・塩素と水酸化物イオンが共存すると、反応してしまい、塩素が消滅してしまいます。 （２９）陽イオン交換膜（高２）・・・ナトリウムイオンは通過して、塩化物イオンは通過しません。 なぜ？ （※）「塩酸」に酸化力はありませんが、「塩素」には酸化力があります。 → こちら 「鉱産資源の探求」に戻る |
|
|