第1章 非金属元素
1 元素の分類と周期表
元素の分類名を( )に入れて、周期表を塗り分けよう!
①典型元素と遷移元素
( )…周期表の 1、2、12~18 の族元素。原子の( )の数が周期的に変化。
( )の列に並んだ元素どうしの性質が似ている。
( )…周期表の 3~11 族の元素。
②金属元素と非金属元素
( )…単体が金属の性質を示す。
( )…単体が金属の性質を示さない。
③同族元素
( )…Hの除く 1 族。原子は( )になりやすい。
( )…Be、Mg を除く 2 族。原子は( )になりやすい。
( )…17 族。原子は( )になりやすい。
( )…18 族。原子はイオンに( )。結合( )。
<問 1>Al、Na、F、Fe、P、Ag、Ca、Cr、Mg、Ba の各元素を(1)~(3)に分類せよ。
(1)典型元素の金属元素
(2)非金属元素
(3)遷移元素
2 水素 A 単体 H2
B 化合物
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
①金属と強酸の反応
(1)
<工業的製法>
Ni 触媒のもと、炭化水素と水蒸気を反応させる
(2)
<反応>
①空気中で点火すると青色の炎をあげて燃え、水になる
(3)
②高温では、金属酸化物を還元する
(4)
<種類>
・水素と非金属元素 例)
・水素と陽性の強い金属元素 例)
3 貴ガス元素
<希ガス全般の性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
電子配置の特徴( )
原子 K 殻 L 殻 M 殻 N 殻 O 殻 P 殻 用途の例 He
Ne Ar Kr Xe Rn
4 ハロゲン元素
A 単体 <電子配置> ・( )族
・価電子の数 ( )個
・( )になりやすい
・共有結合のときの原子価は( )価
・単体は全て( )分子
<性質> F2 Cl2 Br2 I2 色 標準状態で 酸化力
H2との反応
H2O との反応
<反応>
ヨウ化水素の水溶液に塩素を通じる
(5)
F2 <反応>
フッ素と水が反応して酸素が発生する
(欄外)
①Cl2 <実験室での製法>
①酸化マンガン(IV)に濃塩酸を加えて加熱
(6)
②高度さらし粉に希塩酸を加える
(7)
③さらし粉に塩酸を加える
(欄外)
<反応>
①水に少し溶ける(塩素水)…塩化水素と次亜塩素酸
(8)
②加熱した銅と反応
(9)
②Br2、③I2 <反応>
①デンプン水溶液にヨウ素の溶液を加えると( )色に。
( )反応
②ヨウ素は KI 水溶液には三ヨウ化物イオンとなって溶ける
(欄外)
B 化合物 ハロゲン化水
素
<種類と性質>
HF HCl HBr HI 色 全て無色、刺激臭、有毒 標準状態で 全て気体 水溶液の名称 酸の強さ
①HF <実験室での製法>
フッ化カルシウム(蛍石)に濃硫酸を加えて加熱【弱酸の遊離】
(10)
<反応>
フッ化水素酸はガラスの主成分 SiO2を溶かす
(11)
※フッ化水素酸の保存には…
②HCl <工業的製法>
単体の塩素と水素から生成
(12)
<実験室での製法>
塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて加熱【不揮発性酸の遊離】
(13)
<反応>
①濃塩酸と濃アンモニア水を近づけると白煙
(14)
②塩化水素は硝酸や熱濃硫酸より酸化力が( )。
イオン化傾向の大きい金属と反応して( )発生。
イオン化傾向(必ず覚えておくべし!)を記入し、HCl と反応する金属を確認しよう!
③さらし粉 【さらし粉】
<実験室での製法>湿った水酸化カルシウムに塩素を通じる
(15)
<反応>
①水に溶かすと…
②次亜塩素酸イオン ClO-は、( )剤、( )剤 酸化剤としてはたらくときの反応式
(16)
【高度さらし粉】
①主成分は( )
②( )剤、( )剤、プールの消毒など
④ハロゲンの 塩
<性質>
水溶性…多くは水に( )
溶けにくいもの 例)Ag+とハロゲン化物イオンの塩
( )、( )、( ) 色 色
色 Pb2+とハロゲン化物イオンの塩
(PbCl2白色)
※塩の多くは水に溶けるので、溶けないもの(難溶性)を覚えるのがコツ。
必ず色とセットで!
<問 2>P210
水溶液中で反応が起こるものを選び、右辺の式を答えよ。
ヒント‼ ハロゲンの単体の酸化力を確認
(ア) 2KI + Cl2 →
(イ) 2KCl + I2 →
(ウ) 2KBr + Cl2 →
5 酸素・硫黄
教科書 P206 地球表層部を構成する元素の割合
( )>( )>( )>( )> Ca > … A 単体 <電子配置>
・( )族
・価電子の数 ( )個
・( )になりやすい
・共有結合のときの原子価は( )価
①O2 <性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
空気中の約 21%(体積)を占める
<工業的製法>
・液体空気の分留、水の電気分解
<実験室での製法>
①過酸化水素の分解
(17)
②塩素酸カリウムの分解
(18)
②O3 <性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
①酸素に紫外線照射、または無声放電
<反応>
O2に分解しやすく、このとき( )を示す
※酸化剤のはたらきを示す式の作り方(化学基礎) 必ず作れるようにするべし!
①O3 → O2 …反応前後の物質を確認
②O3 → O2 + H2O …両辺の O 原子の数を H2O で合わせる ③O3 + 2H+ → O2 + H2O …両辺の H 原子の数を H+で合わせる ④O3 + 2H+ + 2e- → O2 + H2O …両辺の電荷を e-で合わせる 完成!
③S <同素体>
( )硫黄…塊状(安定)
( )硫黄…針状(95.5℃以上で安定)
( )硫黄…無定形、弾性
<性質>
①硫黄の燃焼
(21)
B 化合物
①酸化物
<分類>
【( )酸化物】…非金属元素の酸化物
・水と反応して酸を生じる
(22)
・塩基と反応して中和する
(23)
【( )酸化物】…(多くの)金属元素の酸化物
・水と反応して塩基を生じる
(24)
・酸と反応して中和する
(25)
【( )酸化物】…両性元素(Al、Zn など)の酸化物
・酸と反応して中和する
(26)
・塩基と反応して中和する
(27)
②オキソ酸 分子中に酸素原子を含む酸
・塩素のオキソ酸 分子式 Cl の酸化数 酸の強さ
・硫黄のオキソ酸 分子式 Cl の酸化数 酸の強さ
・窒素のオキソ酸 分子式 Cl の酸化数 酸の強さ
③H2S <性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
①硫化鉄(II)に希硫酸【弱酸の遊離】
(28)
<反応>
①還元剤としてはたらき(H2S → S)
(29)
②水に少し溶けて( )性。電離は 2 段階。
(30、31)
③金属イオンと沈殿を生成
・水溶液の pH に関係なく生成する沈殿(化学式と色)
・塩基性~中性水溶液中で生成する沈殿(化学式と色)
・硫化物は沈殿しない金属イオン(イオン式)
④SO2 <性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
①銅に濃硫酸を加えて加熱する【弱酸の遊離】
(32)
②亜硫酸水素ナトリウムに希硫酸【弱酸の遊離】
(33)
<反応>
①還元剤としてのはたらき(SO2 → S)
②硫化水素に対しては酸化剤としてはたらく(SO2 → SO42-)
⑤H2SO4 <工業的製法>…( )法 製法名も大事!
・硫黄を酸化
(21)
・二酸化硫黄を酸化 触媒も大事!
(37)
・三酸化硫黄を濃硫酸に吸収させる(水との反応)
(38)
⑥H2SO4 【濃硫酸の性質】
(1)( )…沸点が高い(338℃)、揮発しにくい 揮発性の酸を遊離する
(39)
(2)( )…乾燥剤になる
(3)( )…有機化合物から H と OH を水分子として脱離させる (40)
(4)( )…熱した濃硫酸( )は強い酸化剤 酸化剤としてはたらき、SO2発生
酸化剤としてのはたらき(H2SO4 → SO2)
↑この式に(Cu → Cu2+ + 2e-)を足すと(41)式ができる
(41)
※濃硫酸を薄めるときは…(欄外)
【希硫酸の性質】
①イオン化傾向が大きい金属と反応して水素を発生
(42)
②強酸…弱酸の遊離
(43)
<問 3>P216
<問 4>P218
6 窒素・リン
A 単体 <電子配置>
・( )族
・価電子の数 ( )個
・共有結合の原子価は( )価
①N2 <性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<工業的製法>
液体空気の分留
②P <同素体>
( )…単黄色、固体、猛毒、( )保存※空気中で
( )…赤褐色、粉末、弱い毒性、マッチの摩擦面 B 化合物
①NH3
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱【弱塩基の遊離】
(44)
<工業的製法>…( )法 製法名も大事!
四酸化三鉄を主成分とした触媒を用いて、窒素と酸素から合成 触媒も大事!
(45)
<反応>
①水によく溶けて弱塩基性を示す
(46)
②尿素の合成(肥料の原料)
(47)
<問 5>P223
②窒素酸化物 【一酸化窒素 NO】
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
銅と希硝酸の反応【酸化還元】
(48)
※希硝酸の酸化剤としてのはたらき(HNO3 → NO)
↑この式に(Cu → Cu2+ + 2e-)を足すと(41)式ができる
<反応>
空気中で酸化される
(49)
【二酸化窒素 NO2】
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
銅と濃硝酸の反応【酸化還元】
(50)
※濃硝酸の酸化剤としてのはたらき(HNO3 → NO2)
↑この式に(Cu → Cu2+ + 2e-)を足すと(41)式ができる
<反応>
①常温では一部が四酸化二窒素となり平衡状態になっている
(51)
②水に溶ける
(52)
③HNO3 <工業的製法>…( )法 製法名も大事!
・白金触媒でアンモニアを酸化 触媒も大事!
(53)
・一酸化窒素は空気中で酸化される
(54)
・二酸化窒素を水と反応させる
(55)
⇒トータルの反応式を作ろう
ヒント‼ 足し合わせたとき両辺の NO が消えるようにそれぞれの式を整数倍
(問 6 の 1)
<性質>
①揮発性、無色、液体、光・熱で分解するので( 色)色ビンで保存する
②酸化剤(Fe、Ni、Al は濃硝酸には溶けにくい…不動態)
<問 6>P224
④リンの化合 物
・リンを空気中で燃焼すると十酸化四リンに
(57)
吸湿性…乾燥剤、脱水剤
・十酸化四リンに水を加えて加熱するとリン酸に
(58)
水に溶けて( )性、ATP、燃料電池の電解質
・過リン酸石灰
(59)
7 炭素・ケイ素
A 単体 <電子配置>
・( )族
・価電子の数 ( )個
・共有結合の原子価は( )価
①C <同素体> 名称と性質をまとめる
②Si <製法>
ケイ砂をコークスで還元
(60)
<性質>
①金属光沢あり、半導体、集積回路(IC)や太陽電池
②ダイヤモンドと同じ結晶構造 B 化合物
①炭素の化合 物
【一酸化炭素 CO】
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<実験室での製法>
ギ酸に濃硫酸
(61)
<反応>
①二酸化炭素が高温の炭素に触れると生じる
(62)
②空気中で点火すると燃焼
(63)
③高温にすると( )作用あり。
【二酸化炭素 CO2】
<性質>
色: 臭い: 毒性: 分子量: 水溶性:
<工業的製法>
石灰石を強熱
(64)
<実験室での製法>
石灰石や大理石に希塩酸【弱酸の遊離】
(65)
<反応>
①水に少し溶ける
(66)
②NaOH 水溶液に吸収される
(67)
③石灰水に吸収される(白濁)
(68)
④ドライアイス(1 気圧で ℃以下)
②ケイ素の化 合物
・二酸化ケイ素 SiO2
<性質>
①無色透明の結晶、硬い、融点が高い
②フッ化水素酸に溶ける
(11)
③水酸化ナトリウムを加えて加熱するとケイ酸ナトリウムに
(69)
・ケイ酸 H2SiO3
<製法>
水ガラスに酸
<性質>
乾燥させると多孔質の固体になる…( )