無機化学基礎演習(18) 2族元素の性質 - 質問解決D.B.(データベース)

無機化学基礎演習(18) 2族元素の性質

問題文全文(内容文):
2024 愛知工業大学・改

文中の空欄(a)~(m)に当てはまる適切な数字,元素,物質あるいは語句を記せ。
ただし,(a)および(b)については数字を記し,(c)~(g)および(m)については元素記号を記し,また(i)~(l)については化学式を記せ。

周期表2族元素はすべて金属元素で,原子は価電子を(a)個もち,(b)価の陽イオンになりやすい。(c)と(d)は他の2族元素と異なり炎色反応を示さず,それらの単体は常温の水とは反応しない。単体の融点を比較すると,2族元素の単体中では(c)が最も高い。2族元素は,(c),(d)のほか,地殻中に含まれる割合(質量%)の最も大きい(e)と,(f),(g),Raでありアルカリ土類金属とよばれる。
(e)の炭酸塩は,(h)石や大理石の主成分である。
(e)の炭酸塩を強熱すると,熱分解し(i)を生じる。
(e)の炭酸塩と炭素(コークス)を混合して2000℃以上で加熱すると,(j)が得られる。(j)に水を作用させると可燃性の気体である(k)が発生する。(e)の酸化物(無水物)は凍結防止剤(融雪剤)などに利用されている。また,(f)の塩化物の水溶液に希硫酸または硫酸塩の水溶液を加えて生じる白色沈殿(l)は水に難溶で安定な物質であり,胃や腸のX線投影の造影剤に用いられる。(g)の硫酸塩も水に難溶である。これらの2族元素以外では,(m)の2価の陽イオンも硫酸イオンと反応して水に難溶な硫酸塩を生じる。
単元: #化学#無機#典型金属元素の単体と化合物#理科(高校生)
指導講師: ぺんぎん高校化学問題集
問題文全文(内容文):
2024 愛知工業大学・改

文中の空欄(a)~(m)に当てはまる適切な数字,元素,物質あるいは語句を記せ。
ただし,(a)および(b)については数字を記し,(c)~(g)および(m)については元素記号を記し,また(i)~(l)については化学式を記せ。

周期表2族元素はすべて金属元素で,原子は価電子を(a)個もち,(b)価の陽イオンになりやすい。(c)と(d)は他の2族元素と異なり炎色反応を示さず,それらの単体は常温の水とは反応しない。単体の融点を比較すると,2族元素の単体中では(c)が最も高い。2族元素は,(c),(d)のほか,地殻中に含まれる割合(質量%)の最も大きい(e)と,(f),(g),Raでありアルカリ土類金属とよばれる。
(e)の炭酸塩は,(h)石や大理石の主成分である。
(e)の炭酸塩を強熱すると,熱分解し(i)を生じる。
(e)の炭酸塩と炭素(コークス)を混合して2000℃以上で加熱すると,(j)が得られる。(j)に水を作用させると可燃性の気体である(k)が発生する。(e)の酸化物(無水物)は凍結防止剤(融雪剤)などに利用されている。また,(f)の塩化物の水溶液に希硫酸または硫酸塩の水溶液を加えて生じる白色沈殿(l)は水に難溶で安定な物質であり,胃や腸のX線投影の造影剤に用いられる。(g)の硫酸塩も水に難溶である。これらの2族元素以外では,(m)の2価の陽イオンも硫酸イオンと反応して水に難溶な硫酸塩を生じる。
投稿日:2024.11.29

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問題文全文(内容文):
◎鉄と硫黄の反応について、次の実験(1)、(2)、(3)を順に行った。

(1)2本の試験管A、Bに、
それぞれ鉄の粉末4.2gと硫黄の粉末3.0gをよく混合した粉末を入れた。
試験管Bを、図のように脱脂綿でゆるく栓をして加熱すると、
混合した粉末の一部が赤くなった。
反応が始まったところで加熱をやめても反応は進み、試験管の中に黒い物質が残った。
その後、十分に冷ましたところ、
試験管Bの内壁には黄色の物質が付いていることが確認できた。

(2)試験管Aの粉末と試験管Bの黒い物質に、
それぞれ試験管の外側から磁石を近づけたところ、
磁石が引きつけられるようすに違いがみられた。

(3)試験管Aの粉末と試験管Bの黒い物質を、それぞれ別の試験管に少量とり、
それぞれにうすい塩酸を加えたところ、 ともに気体が発生した。
試験管Bの黒い物質から発生した気体は特有のにおいがした。

①実験(1)で起きた化学変化を、化学反応式で書きなさい。

②実験(2)で、磁石が強く引きつけられたのは試験管A、Bのどちらか、
記号で書きなさい。

③ 実験(3)で試験管Bから発生した気体の名前を書きなさい。
また、この気体のにおいのかぎ方を簡単に書きなさい。

④実験(1)の後、試験管Bで反応せずに残った硫黄は何gか。
ただし、鉄と硫黄は7:4の質量の比で反応し、
鉄はすべて反応したものとする。

図は動画内参照
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化合物A、B、CおよびDは水素、炭素、酸素、窒素原子のみからなる分子量300以下の化合物であり、すべて8員環の構造を持つ。
化合物A、Bは窒素原子を1つ含み、互いに異性体の関係にある。また、化合物C、Dは窒素原子2つを含み、互いに異性体の関係にある。
79.5 mgの化合物Aを完全燃焼させたところ、二酸化炭素205mgと水27.0mgを生じた。同様に59.5mgの化合物Cからは二酸化炭素154mgと水22.5mgを生じた。
化合物A~Dの溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えて加水分解を進めると、化合物E、F、G、HおよびIのような有機化合物もしくはナトリウム塩が得られた。なお、それぞれの反応生成物はAからはEとF、BからはGとH、CからはHとI、DからはEのみとなっていた。

Aを加水分解して得られた反応液に希塩酸を加えて酸性にし、ジエチルエーテルで抽出を行うと、エーテル層から化合物Fを得ることができた。
同様の操作をBの反応液に行うと、エーテル層から化合物Hを得ることができた。

化合物Eに塩酸と亜硝酸ナトリウムを加え反応させ、その後加温すると化合物Fが生成した。また、化合物Hを加熱すると脱水反応が進行した。
A~Dの構造式をかけ
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