硝酸・硫酸に関する理由を記述する問題
今日も理由を記述する問題についてです。
理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
ココの記事にまとめています。
□問題１
濃硝酸は褐色ビンにいれて冷暗所で保存する。その理由は？
□解答例
濃硝酸は,光や熱によって二酸化窒素と酸素に分解するため。
※補足解説
硝酸は,工業的にはアンモニアと空気の混合気体を,高温で白金触媒に通して 一酸化窒素とし,これを冷却後,空気中で酸化して温水に通すと得られます。
この方法をオストワルト法(アンモニア酸化法)といいます。
硝酸は,この方法によって大規模に製造され,肥料,染料,医薬品,火薬などの重要な原料となります。
硝酸の重要な性質は,次のようになります。
① 無色・揮発性の液体。
② １価の強酸。
③ 酸化力が強い。
④ Al,Fe,Niは濃硝酸によって不動態となる。
⑤ 濃硝酸は,光や熱によって分解しやすいので,褐色瓶に入れて冷暗所で保存する。
■実際に出題された問題は下記になります。
■硝酸は透明なビンに入れ保管したとき，溶液が徐々に無色から黄褐色に変化するので，褐色ビンに入れて冷暗所に保管する必要がある。
問 下線の理由を述べなさい。
(2010 宮城大学 食産業 一部改)
■……(略)……… 濃硝酸は褐色びんに保存する。
問 下線部の理由を簡潔に説明しなさい。
(2013 福島大学 理工 )
■濃硝酸は褐色ビンにいれて冷暗所で保存する。その理由を20字以内で答えなさい。
(2012 日本大学 文理 )
□問題２
濃硫酸は酸としての性質はきわめて弱く,希硫酸が強酸性を示す理由は？
□解答例
希硫酸は,水を多く含むので電離し,水素イオンを放出するので,強酸性を示す。
一方,濃硫酸は水をほとんど含まないため,電離しにくく酸性は極めて弱くなる。
Point!
希硫酸 → 水を多く含む → 電離して,水素イオを放出 → 強酸性
濃硫酸 → 水をほとんど含まない → 電離しにくい。→ 酸性は極めて弱い。
□問題３
希硫酸を調製する場合,必ず,水をかき混ぜながら,濃硫酸を少しずつ加えなければいけない。その理由は？
□解答例
濃硫酸は溶解熱が非常に大きいため,濃硫酸に少量の水を加えると,溶解熱によって水が突沸し,濃硫酸とともに飛び散り危険なため。
※補足解説
硫酸の工業的製法は,二酸化硫黄を空気と混ぜ,酸化バナジウム(Ⅴ)V2O5の存在下で反応させて得られる三酸化硫黄を濃硫酸に吸収させた後,希硫酸を加えます。
この硫酸の工業的製法を接触法といいます。
濃硫酸とは約90％以上の硫酸水溶液で,水をほとんどない含まない濃硫酸と多量の水に硫酸を溶かした希硫酸とは,性質がかなり異なります。
希硫酸と濃硫酸の性質は,次のようになる。相違点に注意して覚えよう。
■希硫酸の性質
① 強酸性を示す。(水素よりもイオン化傾向の大きい金属(Pbは除く)を溶かす。)
② Ba2+,Ca2+,Pb2+と難溶性の塩を形成する。
BaSO4(白色),CaSO4(白色),PbSO4(白色)
■濃硫酸の性質
① 粘度が大きく不揮発性の酸。(分子間で水素結合により強く結合しているため)
② 吸湿性。(酸性の乾燥剤として利用)
③ 脱水作用。(水分子がなくても化合物からHとOHをH2Oの形で奪う)
④ 溶解熱が大きい。(薄めるときは,多量の水に少しずつ濃硫酸を加える)
⑤ 熱濃硫酸は,酸化力が強い。
■実際に出題された問題は下記になります。
■硫酸から希硫酸をつくるには,必ず水に濃硫酸を少しずつかき混ぜながら加えなければならない。
問 下線部ついて,そのようにしなければならない理由を説明せよ。
(2012 島根大学 総合理工 一部改)
■濃硫酸を水で希釈して調製する。そのとき,はかりとった濃硫酸に水を加えてはならない。なぜか説明せよ。
(2013 茨城大学 理 工 農 )
■希硫酸を調製する場合,必ず,水をかき混ぜながら,濃硫酸を少しずつ加える。この操作を逆に行うと危険である。この理由を35字以内で述べなさい。
(2013 金沢大学 理工 )
■濃硫酸は不揮発性で,(d)揮発性の酸の塩とともに過熱すると,揮発性の酸が生成する。(e)濃硫酸は酸としての性質はきわめて弱く,希硫酸は強い酸性を示す。(f)希硫酸をつくるときは,水に濃硫酸を少しずつ加える。
問 下線部(e)の理由を述べよ。
(2012 九州歯科大学 歯 一部改)
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結晶格子に関する問題のチャート⑤(11枚の中の1枚)
溶液の濃度に関する問題のチャート①(4枚の中の1枚)
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理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
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□問題１
濃硝酸は褐色ビンにいれて冷暗所で保存する。その理由は？
□解答例
濃硝酸は,光や熱によって二酸化窒素と酸素に分解するため。
※補足解説
硝酸は,工業的にはアンモニアと空気の混合気体を,高温で白金触媒に通して 一酸化窒素とし,これを冷却後,空気中で酸化して温水に通すと得られます。
この方法をオストワルト法(アンモニア酸化法)といいます。
硝酸は,この方法によって大規模に製造され,肥料,染料,医薬品,火薬などの重要な原料となります。
硝酸の重要な性質は,次のようになります。
① 無色・揮発性の液体。
② １価の強酸。
③ 酸化力が強い。
④ Al,Fe,Niは濃硝酸によって不動態となる。
⑤ 濃硝酸は,光や熱によって分解しやすいので,褐色瓶に入れて冷暗所で保存する。
■実際に出題された問題は下記になります。
■硝酸は透明なビンに入れ保管したとき，溶液が徐々に無色から黄褐色に変化するので，褐色ビンに入れて冷暗所に保管する必要がある。
問 下線の理由を述べなさい。
(2010 宮城大学 食産業 一部改)
■……(略)……… 濃硝酸は褐色びんに保存する。
問 下線部の理由を簡潔に説明しなさい。
(2013 福島大学 理工 )
■濃硝酸は褐色ビンにいれて冷暗所で保存する。その理由を20字以内で答えなさい。
(2012 日本大学 文理 )
□問題２
濃硫酸は酸としての性質はきわめて弱く,希硫酸が強酸性を示す理由は？
□解答例
希硫酸は,水を多く含むので電離し,水素イオンを放出するので,強酸性を示す。
一方,濃硫酸は水をほとんど含まないため,電離しにくく酸性は極めて弱くなる。
Point!
希硫酸 → 水を多く含む → 電離して,水素イオを放出 → 強酸性
濃硫酸 → 水をほとんど含まない → 電離しにくい。→ 酸性は極めて弱い。
□問題３
希硫酸を調製する場合,必ず,水をかき混ぜながら,濃硫酸を少しずつ加えなければいけない。その理由は？
□解答例
濃硫酸は溶解熱が非常に大きいため,濃硫酸に少量の水を加えると,溶解熱によって水が突沸し,濃硫酸とともに飛び散り危険なため。
※補足解説
硫酸の工業的製法は,二酸化硫黄を空気と混ぜ,酸化バナジウム(Ⅴ)V2O5の存在下で反応させて得られる三酸化硫黄を濃硫酸に吸収させた後,希硫酸を加えます。
この硫酸の工業的製法を接触法といいます。
濃硫酸とは約90％以上の硫酸水溶液で,水をほとんどない含まない濃硫酸と多量の水に硫酸を溶かした希硫酸とは,性質がかなり異なります。
希硫酸と濃硫酸の性質は,次のようになる。相違点に注意して覚えよう。
■希硫酸の性質
① 強酸性を示す。(水素よりもイオン化傾向の大きい金属(Pbは除く)を溶かす。)
② Ba2+,Ca2+,Pb2+と難溶性の塩を形成する。
BaSO4(白色),CaSO4(白色),PbSO4(白色)
■濃硫酸の性質
① 粘度が大きく不揮発性の酸。(分子間で水素結合により強く結合しているため)
② 吸湿性。(酸性の乾燥剤として利用)
③ 脱水作用。(水分子がなくても化合物からHとOHをH2Oの形で奪う)
④ 溶解熱が大きい。(薄めるときは,多量の水に少しずつ濃硫酸を加える)
⑤ 熱濃硫酸は,酸化力が強い。
■実際に出題された問題は下記になります。
■硫酸から希硫酸をつくるには,必ず水に濃硫酸を少しずつかき混ぜながら加えなければならない。
問 下線部ついて,そのようにしなければならない理由を説明せよ。
(2012 島根大学 総合理工 一部改)
■濃硫酸を水で希釈して調製する。そのとき,はかりとった濃硫酸に水を加えてはならない。なぜか説明せよ。
(2013 茨城大学 理 工 農 )
■希硫酸を調製する場合,必ず,水をかき混ぜながら,濃硫酸を少しずつ加える。この操作を逆に行うと危険である。この理由を35字以内で述べなさい。
(2013 金沢大学 理工 )
■濃硫酸は不揮発性で,(d)揮発性の酸の塩とともに過熱すると,揮発性の酸が生成する。(e)濃硫酸は酸としての性質はきわめて弱く,希硫酸は強い酸性を示す。(f)希硫酸をつくるときは,水に濃硫酸を少しずつ加える。
問 下線部(e)の理由を述べよ。
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銅の電解製錬に関する理由を記述する問題
今日も理由を記述する問題についてです。
理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
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■問題
銅の電解製錬において,粗銅中に含まれている鉄,亜鉛,ニッケル,銀,金の不純物はどうなるか？理由とともに答えよ。
□解答例
低電圧で電気分解を行うと,鉄,亜鉛,ニッケルは,銅よりもイオン化傾向の大きいため,溶液中に溶け出し,イオンの状態で存在する。
銀と金は,銅よりもイオン化傾向の小さいため,陽極泥として単体のまま陽極の下に沈殿する。
※補足解説
銅は単体として産出することもありますが,多くは黄銅鉱(主成分CuFeS2)として存在します。
製法は,黄銅鉱を溶鉱炉でコークスC,石灰石(主成分:CaCO3),ケイ砂(主成分:SiO2)とともに強熱すると,銅は硫化物の硫化銅(Ⅰ)Cu2Sになります。
次に,Cu2Sを転炉に移し,酸素を吹き込むと銅は還元されて粗銅が得られます。
この粗銅は純度が99％程度で,まだ不純物を含む為,電解精錬を用いてさらに精製されます。
□電解精錬
厚い粗銅(板)を陽極,薄い純銅(板)を陰極として,硫酸銅(Ⅱ)および硫酸の混合水溶液中で低電圧(0.2～0.5V)で電気分解します。
この低電圧というのがポイントです！
すると,陽極では,極板である銅自身が銅イオン(Ⅱ)Cu2+になって溶け出します。
一方,陰極では,粗銅から溶け出したCu2+や,もともと硫酸銅水溶液に含まれていたCu2+が銅として析出し,陰極の純銅板に付着します。
また,陽極の粗銅板中に含まれる銅よりもイオン化傾向が小さい金Auや銀Agなどはイオン化せずに陽極の下に落ちて沈殿します。
これを陽極泥といい金や銀などの貴金属はここから回収されます。
銅よりもイオン化傾向が大きい鉄Fe,ニッケルNi,亜鉛Zn,鉛Pbなどはイオンとなって溶け出しますが,陰極には析出しません。
しかし,鉛(Ⅱ)イオンPb2+だけは,溶液中の硫酸イオンSO42-と結合し,硫酸鉛PbSO4として陽極泥と一緒に沈殿します。
これらの操作によって,陰極には,99.99％以上の純銅が得られます。
■実際に出題された問題は下記になります。
……(略)……同時に副産物として銀や金も得られる。
問 下線部では，銀や金は電解精錬したときに電解槽のどこに得られるのかを理由とともに述べよ。
(2009 横浜市立大学 医)
■銅の電解精錬では,純銅の薄板を陰極に,不純物を含む粗銅板を陽極に用いて,硫酸酸性の硫酸銅(Ⅱ)水溶液中で電気分解を行う。以下の問いに答えよ。
(ｱ) 電気分解を行うと,陽極付近に沈殿物(陽極泥という)が生成する。粗銅板に不純物として以下の元素が含まれていた。生成した陽極泥に含まれる元素の元素記号をすべて記せ。
〔Ag, Au, Fe, Ni, Zn〕
(ｲ) 陽極泥が生成する理由について,45字以内で述べよ。
(2013 京都産業大学 理 コンピュータ理工 総合生命科)
(ｱ)の解答
Ag,Au
■純度の向上には電解精錬も用いられる。ここでは銅の電解精錬を考える。純度が低い粗銅で構成される陽極(アルミニウム,銀,鉄を含む)と,純銅で構成される陰極とを体積●●Lの硫酸銅(Ⅱ)水溶液に入れて,0.30Vで電気分解を行う。
その結果,陽極の質量は●●g減少して,陰極の質量は●●g増加した。また,水溶液中の硫酸銅(Ⅱ)の濃度は●●減少した。このとき,陽極の下に陽極泥と呼ばれる沈殿が生じた。
問 下線部に関して,陽極泥を構成する金属元素を沈殿した理由とともに記せ。
(2013 東京大学 2/26,前期日程 教養 一部●●等 改訂)
■問１ 粗銅に不純物として次の金属が含まれるとき,電解精錬の過程で電極として用いた粗銅の下に沈殿するものをすべて記せ。
白金, 銀, 鉄, 金, ニッケル
問２
問１で沈殿しない不純物の金属は,どのような状態で存在するか。理由とともに60字以内で述べよ。
( 2012 静岡大学 理 工 農 )
問１の解答 白金,銀,金
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理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
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■問題
銅の電解製錬において,粗銅中に含まれている鉄,亜鉛,ニッケル,銀,金の不純物はどうなるか？理由とともに答えよ。
□解答例
低電圧で電気分解を行うと,鉄,亜鉛,ニッケルは,銅よりもイオン化傾向の大きいため,溶液中に溶け出し,イオンの状態で存在する。
銀と金は,銅よりもイオン化傾向の小さいため,陽極泥として単体のまま陽極の下に沈殿する。
※補足解説
銅は単体として産出することもありますが,多くは黄銅鉱(主成分CuFeS2)として存在します。
製法は,黄銅鉱を溶鉱炉でコークスC,石灰石(主成分:CaCO3),ケイ砂(主成分:SiO2)とともに強熱すると,銅は硫化物の硫化銅(Ⅰ)Cu2Sになります。
次に,Cu2Sを転炉に移し,酸素を吹き込むと銅は還元されて粗銅が得られます。
この粗銅は純度が99％程度で,まだ不純物を含む為,電解精錬を用いてさらに精製されます。
□電解精錬
厚い粗銅(板)を陽極,薄い純銅(板)を陰極として,硫酸銅(Ⅱ)および硫酸の混合水溶液中で低電圧(0.2～0.5V)で電気分解します。
この低電圧というのがポイントです！
すると,陽極では,極板である銅自身が銅イオン(Ⅱ)Cu2+になって溶け出します。
一方,陰極では,粗銅から溶け出したCu2+や,もともと硫酸銅水溶液に含まれていたCu2+が銅として析出し,陰極の純銅板に付着します。
また,陽極の粗銅板中に含まれる銅よりもイオン化傾向が小さい金Auや銀Agなどはイオン化せずに陽極の下に落ちて沈殿します。
これを陽極泥といい金や銀などの貴金属はここから回収されます。
銅よりもイオン化傾向が大きい鉄Fe,ニッケルNi,亜鉛Zn,鉛Pbなどはイオンとなって溶け出しますが,陰極には析出しません。
しかし,鉛(Ⅱ)イオンPb2+だけは,溶液中の硫酸イオンSO42-と結合し,硫酸鉛PbSO4として陽極泥と一緒に沈殿します。
これらの操作によって,陰極には,99.99％以上の純銅が得られます。
■実際に出題された問題は下記になります。
……(略)……同時に副産物として銀や金も得られる。
問 下線部では，銀や金は電解精錬したときに電解槽のどこに得られるのかを理由とともに述べよ。
(2009 横浜市立大学 医)
■銅の電解精錬では,純銅の薄板を陰極に,不純物を含む粗銅板を陽極に用いて,硫酸酸性の硫酸銅(Ⅱ)水溶液中で電気分解を行う。以下の問いに答えよ。
(ｱ) 電気分解を行うと,陽極付近に沈殿物(陽極泥という)が生成する。粗銅板に不純物として以下の元素が含まれていた。生成した陽極泥に含まれる元素の元素記号をすべて記せ。
〔Ag, Au, Fe, Ni, Zn〕
(ｲ) 陽極泥が生成する理由について,45字以内で述べよ。
(2013 京都産業大学 理 コンピュータ理工 総合生命科)
(ｱ)の解答
Ag,Au
■純度の向上には電解精錬も用いられる。ここでは銅の電解精錬を考える。純度が低い粗銅で構成される陽極(アルミニウム,銀,鉄を含む)と,純銅で構成される陰極とを体積●●Lの硫酸銅(Ⅱ)水溶液に入れて,0.30Vで電気分解を行う。
その結果,陽極の質量は●●g減少して,陰極の質量は●●g増加した。また,水溶液中の硫酸銅(Ⅱ)の濃度は●●減少した。このとき,陽極の下に陽極泥と呼ばれる沈殿が生じた。
問 下線部に関して,陽極泥を構成する金属元素を沈殿した理由とともに記せ。
(2013 東京大学 2/26,前期日程 教養 一部●●等 改訂)
■問１ 粗銅に不純物として次の金属が含まれるとき,電解精錬の過程で電極として用いた粗銅の下に沈殿するものをすべて記せ。
白金, 銀, 鉄, 金, ニッケル
問２
問１で沈殿しない不純物の金属は,どのような状態で存在するか。理由とともに60字以内で述べよ。
( 2012 静岡大学 理 工 農 )
問１の解答 白金,銀,金
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ハロゲンに関する理由を記述する問題
今日は前回に続いて、ハロゲンに関する理由を記述する問題をまとめてみました。
理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
ココの記事にまとめています。
□問題１
ハロゲンの単体は,原子番号が大きいほど,融点・沸点が高くなる。この理由は？
□解答例
分子量が大きい分子ほどファンデルワールス力が大きく働くため。
※補足解説
ハロゲンの単体はいずれも二原子分子からなるため,分子に極性はなく,分子間にはファンデルワールス力(すべての分子間にはたらく弱い引力)しか働きません。
よって,分子量が大きい分子ほどファンデルワールス力が大きく働くので,融点・沸点が高くなります。
ハロゲン単体の融点・沸点の高さは,
F2＜Cl2＜ Br2＜I2
の順となります。
□問題２
ハロゲンの単体のうち,フッ素が最も酸化力が強い理由は？
□解答例
酸化力(≒陰イオンへのなりやすさ)とは,他の物質から電子を奪う力のことで,
同族間において,原子番号が小さいほど原子半径が小さく,原子核の正電荷が最外殻の電子を引きつけやすい(他から電子を奪う傾向も強い)ため。
□問題３
フッ化水素が他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い理由は？
□解答例
フッ化水素のみ,分子間に強い水素結合がはたらくため。
※補足解説
ハロゲン化水素の沸点は,ハロゲンの単体同様に,分子量が大きいほど高くなりますが,フッ化水素のみ例外で最も高くなります。
フッ化水素が,塩化水素よりも分子量が小さいにもかかわらず沸点が著しく高いのは,分子間に働く水素結合のためです。
★ハロゲン化水素の沸点の高さは,
HCl＜HBr＜HI＜HF
の順となります。
典型元素の水素化合物において,このように沸点が逆転する関係は,水H2Oと硫化水素H2Sの間などにも見られます。(分子量：H2O＜H2S,沸点：H2O＞H2S)
理由は,同じくH2O分子間で水素結合を形成するためです。
■実際に出題された問題は下記になります。
ハロゲンの単体は水素と反応してハロゲン化水素を生成する。フッ化水素は他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い。この理由は，〔 〕が生じるためである。
フッ化水素が他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い理由は何か，空所〔 〕に当てはまる最も適当な語句を，次の中から一つ選びなさい。
① 分子間に共有結合 ② 分子内に共有結合
③ 分子間にイオン結合 ④ 分子内にイオン結合
⑤ 分子間にファンデルワールス力 ⑥ 分子内にファンデルワールス力
⑦ 分子間に水素結合 ⑧ 分子内に水素結合
(2010 龍谷大学 理工 )
ハロゲン元素はさまざまな非金属や金属と反応する。非金属元素である水素と反応するとハロゲン化水素が形成される。
これらハロゲン化水素の沸点も，ハロゲン元素によって異なる。
問 ハロゲン化水素が最も高い沸点を示す理由を選べ。
① ハロゲン化水素分子間が強い金属結合で結ばれているため。
② ハロゲン化水素分子間が強いイオン結合で結ばれているため。
③ ハロゲン化水素分子間が強い水素結合で結ばれているため。
④ ハロゲン化水素分子間が強い共有結合で結ばれているため。
(2011 杏林大学 1/21,１次 医 一部改)
17族元素の水素化合物のうち，沸点が最も高い水素化合物の名称を書け。また，その理由を説明せよ。
(2011 新潟大学 医 教育 工 歯 農 理 )
フッ化水素の沸点が他のハロゲン化水素に比べて異常に高い理由を20字以内で書け。
(2009 摂南大学 工)
□問題４
フッ化水素酸は,ポリエチレンやテフロン製の容器に保存しなければならない理由は？
□解答例
フッ化水素酸は,ガラスの主成分である二酸化ケイ素SiO2を溶かす性質があるため。
※補足解説
塩化水素HCl,臭化水素HBr,ヨウ化水素HIの水溶液は,いずれも強酸で,フッ化水素HFのみが弱酸です。
ハロゲン化水素は水によく溶け,フッ化水素,塩化水素,臭化水素,ヨウ化水素の水溶液を,それぞれフッ化水素酸,塩酸,臭化水素酸,ヨウ化水素酸といいます。
また,フッ化水素は,二酸化ケイ素を溶かすので,くもりガラスの製造やガラスの目盛り付けに用いられます。
■実際に出題された問題は下記になります。
フッ化水素はフッ化カルシウム(蛍石)に濃硫酸を混合して加熱すると発生する。フッ化水素酸は弱酸であり，ポリエチレンやテフロン製の容器に保存する。その理由は，「 」である。
問 文章中の「 」にあてはまる語句はどれか。次の①～④の中から一つ選びなさい。
① 透明な容器に入れると光酸化を受けるため
② ガラスを腐食するため
③ 衝撃を与えると爆発するため
④ 急激に結晶化するため
(2011 玉川大学 工 農 一部改)
「電離平衡に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集」の販売を開始しました。
完全攻略チャートのサンプルを公開しました。
結晶格子に関する問題のチャート⑤(11枚の中の1枚)
溶液の濃度に関する問題のチャート①(4枚の中の1枚)
気体の製法と性質に関する問題チャート①(5枚の中の1枚)
アセタール化の計算問題のチャート③(7枚の中の1枚)
こちら(HP 恋する化学)よりご購入いただけます。
参考書は、下記DLマーケットにて販売しています。
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理由に関する問題(無機・有機・理論編)は
ココの記事にまとめています。
□問題１
ハロゲンの単体は,原子番号が大きいほど,融点・沸点が高くなる。この理由は？
□解答例
分子量が大きい分子ほどファンデルワールス力が大きく働くため。
※補足解説
ハロゲンの単体はいずれも二原子分子からなるため,分子に極性はなく,分子間にはファンデルワールス力(すべての分子間にはたらく弱い引力)しか働きません。
よって,分子量が大きい分子ほどファンデルワールス力が大きく働くので,融点・沸点が高くなります。
ハロゲン単体の融点・沸点の高さは,
F2＜Cl2＜ Br2＜I2
の順となります。
□問題２
ハロゲンの単体のうち,フッ素が最も酸化力が強い理由は？
□解答例
酸化力(≒陰イオンへのなりやすさ)とは,他の物質から電子を奪う力のことで,
同族間において,原子番号が小さいほど原子半径が小さく,原子核の正電荷が最外殻の電子を引きつけやすい(他から電子を奪う傾向も強い)ため。
□問題３
フッ化水素が他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い理由は？
□解答例
フッ化水素のみ,分子間に強い水素結合がはたらくため。
※補足解説
ハロゲン化水素の沸点は,ハロゲンの単体同様に,分子量が大きいほど高くなりますが,フッ化水素のみ例外で最も高くなります。
フッ化水素が,塩化水素よりも分子量が小さいにもかかわらず沸点が著しく高いのは,分子間に働く水素結合のためです。
★ハロゲン化水素の沸点の高さは,
HCl＜HBr＜HI＜HF
の順となります。
典型元素の水素化合物において,このように沸点が逆転する関係は,水H2Oと硫化水素H2Sの間などにも見られます。(分子量：H2O＜H2S,沸点：H2O＞H2S)
理由は,同じくH2O分子間で水素結合を形成するためです。
■実際に出題された問題は下記になります。
ハロゲンの単体は水素と反応してハロゲン化水素を生成する。フッ化水素は他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い。この理由は，〔 〕が生じるためである。
フッ化水素が他のハロゲン化水素と比較して沸点が著しく高い理由は何か，空所〔 〕に当てはまる最も適当な語句を，次の中から一つ選びなさい。
① 分子間に共有結合 ② 分子内に共有結合
③ 分子間にイオン結合 ④ 分子内にイオン結合
⑤ 分子間にファンデルワールス力 ⑥ 分子内にファンデルワールス力
⑦ 分子間に水素結合 ⑧ 分子内に水素結合
(2010 龍谷大学 理工 )
ハロゲン元素はさまざまな非金属や金属と反応する。非金属元素である水素と反応するとハロゲン化水素が形成される。
これらハロゲン化水素の沸点も，ハロゲン元素によって異なる。
問 ハロゲン化水素が最も高い沸点を示す理由を選べ。
① ハロゲン化水素分子間が強い金属結合で結ばれているため。
② ハロゲン化水素分子間が強いイオン結合で結ばれているため。
③ ハロゲン化水素分子間が強い水素結合で結ばれているため。
④ ハロゲン化水素分子間が強い共有結合で結ばれているため。
(2011 杏林大学 1/21,１次 医 一部改)
17族元素の水素化合物のうち，沸点が最も高い水素化合物の名称を書け。また，その理由を説明せよ。
(2011 新潟大学 医 教育 工 歯 農 理 )
フッ化水素の沸点が他のハロゲン化水素に比べて異常に高い理由を20字以内で書け。
(2009 摂南大学 工)
□問題４
フッ化水素酸は,ポリエチレンやテフロン製の容器に保存しなければならない理由は？
□解答例
フッ化水素酸は,ガラスの主成分である二酸化ケイ素SiO2を溶かす性質があるため。
※補足解説
塩化水素HCl,臭化水素HBr,ヨウ化水素HIの水溶液は,いずれも強酸で,フッ化水素HFのみが弱酸です。
ハロゲン化水素は水によく溶け,フッ化水素,塩化水素,臭化水素,ヨウ化水素の水溶液を,それぞれフッ化水素酸,塩酸,臭化水素酸,ヨウ化水素酸といいます。
また,フッ化水素は,二酸化ケイ素を溶かすので,くもりガラスの製造やガラスの目盛り付けに用いられます。
■実際に出題された問題は下記になります。
フッ化水素はフッ化カルシウム(蛍石)に濃硫酸を混合して加熱すると発生する。フッ化水素酸は弱酸であり，ポリエチレンやテフロン製の容器に保存する。その理由は，「 」である。
問 文章中の「 」にあてはまる語句はどれか。次の①～④の中から一つ選びなさい。
① 透明な容器に入れると光酸化を受けるため
② ガラスを腐食するため
③ 衝撃を与えると爆発するため
④ 急激に結晶化するため
(2011 玉川大学 工 農 一部改)
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