アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬 完全攻略チャート＆過去問解説集
『化学工業 アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬 完全攻略チャート＆過去問解説集』
を販売開始しました！
アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬の化学工業は,センター試験だけでなく２次試験でもよく出題されます。
しかし,この分野について詳しく解説している参考書は少なく,扱っている問題も１,2問と少ないので,難関大学の２次試験では完答することは難しいでしょう。
例えば
2012年の大阪医科大学の問題です。
■磁鉄鉱の主成分の化学式として正しいものはどれか。次のa～eのうちから一つ選びなさい。
a Fe2O3 b Fe3O4 c Fe4O5 d Fe5O6 e FeO
答えは, b Fe3O4 です。
鉄の主要鉱石の
赤鉄鉱はFe2O3,磁鉄鉱はFe3O4,褐鉄鉱はFe2O3・nH2O となります。
類似問題として,2012年の星薬科大学では
■鉄から生じる黒さびの主成分はどれか。該当するものを1つ選べ。
1．Fe2O3 2．FeSO4 3．Fe3O4 4．FeO 5．FeO(OH)
□答えは 3．Fe3O4 です。
鉄の酸化物のうち,四酸化三鉄Fe3O4は黒さびの主成分,
酸化鉄(Ⅲ)Fe2O3 は,赤さびの主成分です。
同様に,2012年の大阪医科大学の問題
■溶鉱炉の上部から排出する高炉ガスの主な成分の組み合わせとして正しいものはどれか。
次のa～eのうちから一つ選びなさい。
a 酸素,二酸化炭素,水素 b 酸素,二酸化炭素,窒素 c 水素,一酸化炭素,窒素
d 酸素,一酸化炭素,窒素 e 一酸化炭素,二酸化炭素,窒素
□答えは e 一酸化炭素,二酸化炭素,窒素 です。
高炉ガスには,一酸化炭素,二酸化炭素だけでなく,窒素も含まれていることを知っている人はほとんどいないのではないでしょうか？
2011年の首都大学東京の問題です。
■われわれが日常的に使用する鉄のほとんどは,縞状鉄鉱層から採掘した鉄鉱石を原料として製造されている。鉄鉱石から鋼(こう,炭素含有量が少ない鉄)を製造する方法を80字以内で答えなさい。
□解答例
鉄鉱石にコークスと石灰石を加え,これらを溶鉱炉に入れ,羽口から熱風を送り込むと銑鉄が得られる。さらに,銑鉄を転炉に移し,高圧の酸素を吹き込むと鋼が得られる。
本問は,製錬の工程をきちんと整理して理解していないと完答することは難しいでしょう。
溶鉱炉と転炉での２段階の工程をそれぞれ分けて説明し,銑鉄,鋼(こう)のキーワードを必ず入れることがポイントです！
2012年の横浜市立大学の問題です。
■銅の鉱石(黄銅鉱－主成分CuFeS2)をコークスと石灰石やケイ砂(主成分SiO2)などと共に高温の炉で加熱すると,(a)銅の硫化物が得られる。
(a)の反応で黄銅鉱に含まれていた鉄がどのように分離されるのか述べよ。
□解答例
鉄は,Fe2(SiO3)3などとなって上層に浮くため,これを取り除く。
これも答えられる人は,少ないのではないでしょうか？？
また,アルミニウムの融解塩電解の問題では
2011年の防衛医科大学では
氷晶石の化学式を書かせたり
2012年の早稲田大学では
融解するときの温度も問われています。
アルミニウムの単体は, ボーキサイトから得られる酸化アルミニウムAl2O3と氷晶石Na3[AlF6]を約1000 ℃で融解し,これを炭素電極を用いて電気分解することで製造されます。
ちなみに
製錬とは,鉱石から金属を取り出す操作。
精錬とは,電気分解を利用して,不純物を含んだ金属から純粋な金属を製造する操作。
融解塩電解とは,融解塩の電気分解のことで,イオン結合性の化合物を加熱し,融解液(液体)の状態にして電気分解することです。
融解塩電解を行う理由等もよく出題されます。
このように,２次試験では,参考書などではあまり触れられいない用語や製錬・精錬の工程やある操作の理由等の記述問題も多く出題されているので,なんとなく覚えていたのでは到底太刀打ちできません。
今回販売する
「化学工業 アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬 完全攻略チャート＆過去問解説集」では,
融解塩電解,製錬・精錬の過程を詳しくわかりやすくまとめ
さらに、
豊富な過去問題
(収録出題校
横浜市立大学(2012年),関西学院大学(2012年),大阪医科大学(2012年),東海大学(2012年),近畿大学(2012年),中央大学(2012年),星薬科大学(2012年),早稲田大学(2012年),名古屋大学(2012年),岐阜大学(2011年),秋田大学(2011年),上智大学(2011年),独協大学2011年),関西大学(2011年),首都大学東京(2011年),信州大学(2011年),法政大学(2011),防衛医科大学(2011年),立教大学(2011年),和歌山大学(2011年))
を扱い解説しています。
これだけまとめられたチャート・解説集はどこにもないと自負しております！
商品は下記HPよりご購入できます。
恋する化学
宜しくお願いします。
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しかし,この分野について詳しく解説している参考書は少なく,扱っている問題も１,2問と少ないので,難関大学の２次試験では完答することは難しいでしょう。
例えば
2012年の大阪医科大学の問題です。
■磁鉄鉱の主成分の化学式として正しいものはどれか。次のa～eのうちから一つ選びなさい。
a Fe2O3 b Fe3O4 c Fe4O5 d Fe5O6 e FeO
答えは, b Fe3O4 です。
鉄の主要鉱石の
赤鉄鉱はFe2O3,磁鉄鉱はFe3O4,褐鉄鉱はFe2O3・nH2O となります。
類似問題として,2012年の星薬科大学では
■鉄から生じる黒さびの主成分はどれか。該当するものを1つ選べ。
1．Fe2O3 2．FeSO4 3．Fe3O4 4．FeO 5．FeO(OH)
□答えは 3．Fe3O4 です。
鉄の酸化物のうち,四酸化三鉄Fe3O4は黒さびの主成分,
酸化鉄(Ⅲ)Fe2O3 は,赤さびの主成分です。
同様に,2012年の大阪医科大学の問題
■溶鉱炉の上部から排出する高炉ガスの主な成分の組み合わせとして正しいものはどれか。
次のa～eのうちから一つ選びなさい。
a 酸素,二酸化炭素,水素 b 酸素,二酸化炭素,窒素 c 水素,一酸化炭素,窒素
d 酸素,一酸化炭素,窒素 e 一酸化炭素,二酸化炭素,窒素
□答えは e 一酸化炭素,二酸化炭素,窒素 です。
高炉ガスには,一酸化炭素,二酸化炭素だけでなく,窒素も含まれていることを知っている人はほとんどいないのではないでしょうか？
2011年の首都大学東京の問題です。
■われわれが日常的に使用する鉄のほとんどは,縞状鉄鉱層から採掘した鉄鉱石を原料として製造されている。鉄鉱石から鋼(こう,炭素含有量が少ない鉄)を製造する方法を80字以内で答えなさい。
□解答例
鉄鉱石にコークスと石灰石を加え,これらを溶鉱炉に入れ,羽口から熱風を送り込むと銑鉄が得られる。さらに,銑鉄を転炉に移し,高圧の酸素を吹き込むと鋼が得られる。
本問は,製錬の工程をきちんと整理して理解していないと完答することは難しいでしょう。
溶鉱炉と転炉での２段階の工程をそれぞれ分けて説明し,銑鉄,鋼(こう)のキーワードを必ず入れることがポイントです！
2012年の横浜市立大学の問題です。
■銅の鉱石(黄銅鉱－主成分CuFeS2)をコークスと石灰石やケイ砂(主成分SiO2)などと共に高温の炉で加熱すると,(a)銅の硫化物が得られる。
(a)の反応で黄銅鉱に含まれていた鉄がどのように分離されるのか述べよ。
□解答例
鉄は,Fe2(SiO3)3などとなって上層に浮くため,これを取り除く。
これも答えられる人は,少ないのではないでしょうか？？
また,アルミニウムの融解塩電解の問題では
2011年の防衛医科大学では
氷晶石の化学式を書かせたり
2012年の早稲田大学では
融解するときの温度も問われています。
アルミニウムの単体は, ボーキサイトから得られる酸化アルミニウムAl2O3と氷晶石Na3[AlF6]を約1000 ℃で融解し,これを炭素電極を用いて電気分解することで製造されます。
ちなみに
製錬とは,鉱石から金属を取り出す操作。
精錬とは,電気分解を利用して,不純物を含んだ金属から純粋な金属を製造する操作。
融解塩電解とは,融解塩の電気分解のことで,イオン結合性の化合物を加熱し,融解液(液体)の状態にして電気分解することです。
融解塩電解を行う理由等もよく出題されます。
このように,２次試験では,参考書などではあまり触れられいない用語や製錬・精錬の工程やある操作の理由等の記述問題も多く出題されているので,なんとなく覚えていたのでは到底太刀打ちできません。
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さらに、
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(収録出題校
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恋する化学
宜しくお願いします。
吸湿性と脱水性の違い
ある生徒から
吸湿性と脱水性の違いについて質問されました。
これは似ているようで、全然違うのできちんと違いを理解してください。
吸湿性とは、
水分子の状態で存在していれば、その水分子をとる作用、つまり反応する性質で
脱水性とは、
水分子の状態で存在していなくても、HとOを水分子の形で強引に抜き取り、反応する性質です。
脱水作用を示す代表的な物質には濃硫酸がありますね。
これは超頻出なので絶対に頭に入れてください。
濃硫酸の
脱水作用の反応には
例えば、
アルコールに濃硫酸を加え、130～140℃に加熱すると、分子間脱水が起こり、エーテルが生成する反応、
アルコールに濃硫酸を加え、160～170℃で加熱すると、分子内脱水が起こり、二重結合が生じる反応、
アルコールとカルボン酸に濃硫酸を加えて、加熱するとエステルを生成するエステル化などがあります。
また、水分子をもたないグルコースC6H12O6、セルロースC6H10O5
などの糖類に濃硫酸を加えて、加熱するとHとOを水分子の形で抜き取られ、炭素(黒鉛)だけなってしまい黒くなります。
紙(セルロース)に濃硫酸を垂らすと真っ黒くなるのはそのためです。
注意して欲しいのは、
脱水作用があるものには、吸湿作用もあります。
濃硫酸は気体の乾燥剤としても用いられます。
ただし、塩化カルシウムCaCl2のように単なる吸湿性のものは
脱水性はありません。
ちなみに気体の乾燥剤に使われるもの代表的なものは濃硫酸の他に
・固体の水酸化ナトリウムNaOH(潮解性があるので、正解な質量を測定できないこともよく試験にでます！）
・酸化カルシウムCaO
※ちなみに固体のNaOHと酸化カルシウムをソーダ石灰といいます。
・塩化カルシウムCaCl2
・十酸化四リンP4O10
です。これも気体の乾燥剤問題でよく出題されるので絶対に覚えてください。
詳しくはまた別の機会に解説します。
「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。
【「くらべてつなげてまとめる無機化学」 第一部】
【「くらべてつなげてまとめる無機化学」 第二部】
【「くらべてつなげてまとめる有機化学」 第一部】
【「くらべてつなげてまとめる有機化学」 第二部】
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吸湿性と脱水性の違いについて質問されました。
これは似ているようで、全然違うのできちんと違いを理解してください。
吸湿性とは、
水分子の状態で存在していれば、その水分子をとる作用、つまり反応する性質で
脱水性とは、
水分子の状態で存在していなくても、HとOを水分子の形で強引に抜き取り、反応する性質です。
脱水作用を示す代表的な物質には濃硫酸がありますね。
これは超頻出なので絶対に頭に入れてください。
濃硫酸の
脱水作用の反応には
例えば、
アルコールに濃硫酸を加え、130～140℃に加熱すると、分子間脱水が起こり、エーテルが生成する反応、
アルコールに濃硫酸を加え、160～170℃で加熱すると、分子内脱水が起こり、二重結合が生じる反応、
アルコールとカルボン酸に濃硫酸を加えて、加熱するとエステルを生成するエステル化などがあります。
また、水分子をもたないグルコースC6H12O6、セルロースC6H10O5
などの糖類に濃硫酸を加えて、加熱するとHとOを水分子の形で抜き取られ、炭素(黒鉛)だけなってしまい黒くなります。
紙(セルロース)に濃硫酸を垂らすと真っ黒くなるのはそのためです。
注意して欲しいのは、
脱水作用があるものには、吸湿作用もあります。
濃硫酸は気体の乾燥剤としても用いられます。
ただし、塩化カルシウムCaCl2のように単なる吸湿性のものは
脱水性はありません。
ちなみに気体の乾燥剤に使われるもの代表的なものは濃硫酸の他に
・固体の水酸化ナトリウムNaOH(潮解性があるので、正解な質量を測定できないこともよく試験にでます！）
・酸化カルシウムCaO
※ちなみに固体のNaOHと酸化カルシウムをソーダ石灰といいます。
・塩化カルシウムCaCl2
・十酸化四リンP4O10
です。これも気体の乾燥剤問題でよく出題されるので絶対に覚えてください。
詳しくはまた別の機会に解説します。
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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)
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)
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【「くらべてつなげてまとめる無機化学」 第二部】
【「くらべてつなげてまとめる有機化学」 第一部】
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気体発生の実験操作と発生装置について
今日は,気体発生の実験操作と発生装置について
発生装置で試験で狙われるポイントは,加熱するかどうか。
加熱するかどうかを見分けるポイントは,次の５点になります。
① 固体＋固体の場合……特に,固体どうしの反応は,反応しにくいために加熱する必要があります。
② 濃硫酸を用いる場合……濃硫酸を加熱することで,酸化力を強めたり,脱水反応や不揮発性の酸
として利用します。※希硫酸の場合は加熱しないので注意！
③ その他……亜硝酸アンモニウムの熱分解やMnO2を酸化剤として用いる場合には加熱を必要とします。
④「弱酸の塩」+「強酸」→「強酸の塩」+「弱酸」のパターンは反応が激しいので加熱はしません。
⑤ HNO3は熱や光で分解するので加熱は不可。
実験器具・装置の操作方法で試験に狙われるポイントは下記になります。
■固体のみを試験管で加熱する場合の注意点
固体どうしや固体のみを試験管で加熱する場合は,試験管の底を少し上げる。
理由は,発生した水蒸気が試験管の口付近で冷却され,水滴となる。これが試験管の底の加熱している部分に流れ落ちると急激な温度変化によって試験管が割れてしまうのを防ぐため。
■二又試験管の使用法とポイント
くびれ(突起)のついた方に固体を,もう一方に液体を入れる。気体を発生させたいときは,管を倒し,液体を固体の方へ入れる。発生を止めるときは元へ戻せばよい。固体のほうは,くびれに引っかかり残るので,固体と液体を離すことができ反応を止めることができる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
■キップの装置の使用法とポイント
(※装置図は後日掲載予定です。)
キップの装置は,固体は塊・粒状(粉末は下部に入ってしまうのでダメ)を用いて,液体は上から入れる。すると,液体は下部の容器に入り,液面がどんどん上昇し,固体と接触し反応が始まる。
反応を止めたいときは,コックを閉じる。すると,発生した気体の行き場がなくなり,中の容器の圧力が高まり液体の液面を押し下げ,液体が逆流して戻っていく。液面が下がると固体と液体が離れるので,反応が止まる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
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発生装置で試験で狙われるポイントは,加熱するかどうか。
加熱するかどうかを見分けるポイントは,次の５点になります。
① 固体＋固体の場合……特に,固体どうしの反応は,反応しにくいために加熱する必要があります。
② 濃硫酸を用いる場合……濃硫酸を加熱することで,酸化力を強めたり,脱水反応や不揮発性の酸
として利用します。※希硫酸の場合は加熱しないので注意！
③ その他……亜硝酸アンモニウムの熱分解やMnO2を酸化剤として用いる場合には加熱を必要とします。
④「弱酸の塩」+「強酸」→「強酸の塩」+「弱酸」のパターンは反応が激しいので加熱はしません。
⑤ HNO3は熱や光で分解するので加熱は不可。
実験器具・装置の操作方法で試験に狙われるポイントは下記になります。
■固体のみを試験管で加熱する場合の注意点
固体どうしや固体のみを試験管で加熱する場合は,試験管の底を少し上げる。
理由は,発生した水蒸気が試験管の口付近で冷却され,水滴となる。これが試験管の底の加熱している部分に流れ落ちると急激な温度変化によって試験管が割れてしまうのを防ぐため。
■二又試験管の使用法とポイント
くびれ(突起)のついた方に固体を,もう一方に液体を入れる。気体を発生させたいときは,管を倒し,液体を固体の方へ入れる。発生を止めるときは元へ戻せばよい。固体のほうは,くびれに引っかかり残るので,固体と液体を離すことができ反応を止めることができる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
■キップの装置の使用法とポイント
(※装置図は後日掲載予定です。)
キップの装置は,固体は塊・粒状(粉末は下部に入ってしまうのでダメ)を用いて,液体は上から入れる。すると,液体は下部の容器に入り,液面がどんどん上昇し,固体と接触し反応が始まる。
反応を止めたいときは,コックを閉じる。すると,発生した気体の行き場がなくなり,中の容器の圧力が高まり液体の液面を押し下げ,液体が逆流して戻っていく。液面が下がると固体と液体が離れるので,反応が止まる。
例：①亜鉛＋希硫酸,②石灰石と希硫酸,③硫化鉄(Ⅱ)＋希硫酸
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