一問一答『高校化学／無機／15族窒素、リン』

2020年04月20日　無機1021～1023

　窒素は周期表で（　1　）族に属する典型元素でＫ殻に（　2　）個、Ｌ殻に（　3　）個の電子を持つ。窒素は（　4　）の三要素の一つであり、タンパク質、核酸などの成分として植物の成長に欠かせない。

(1)　15　　(2)　2　　(3)　3　　(4)　肥料

　単体の窒素Ｎ₂は空気の主成分で、体積で約（　1　）％を占めている。窒素は工業的には（　2　）の（　3　）によって得られる。窒素は（　4　）色、無臭の気体で常温では反応性に乏しい。

(1)　７８　　(2)　液体空気　　(3)　分留　　(4)　無

　アンモニアは（　1　）色で（　2　）臭をもち、空気より（　3　）い気体である。実験室では（　4　）に（　5　）を加えて（　6　）することによって得られ、（　7　）置換で捕集する。

(1)　無　　(2)　刺激　　(3)　軽い　　(4)　塩化アンモニウム　　(5)　水酸化カルシウム　　(6)　加熱　　(7)　上方

2020年04月21日　無機1024～1026

　窒素は大気中に大量に存在するが、安定な窒素（　1　）のままでは利用が困難であった。ところが（　2　）法によって（　3　）が工業的に合成できるようになってから、窒素(1)は化学肥料の原料として大量に使用されるようになった。しかし(2)法は（　4　）温（　5　）圧下での反応で行われるため、かなりの量のエネルギー消費が必要となる。(3)と硫酸を反応させて得られる塩は、窒素肥料（　6　）として用いられる。

(1) 分子　　(2) ハーバー　　(3)　アンモニア　　(4)　高　　(5)　高　　(6)　硫酸アンモニウム

　酸性雨は工場などから排出される（　1　）酸化物や（　2　）酸化物（順不同）が、大気中でさらに酸化されて雨水に溶け込むのが原因であり、大気中の二酸化炭素が雨水に溶けたとき示すpHよりも強い（　3　）性を示す。

(1) 窒素　　(2) 硫黄　　(3)　酸

　窒素は常温では化学的に（　1　）であるが、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン中では一部（　2　）され、（　3　）と呼ばれる（　4　）の原因物質が発生する。この物質を低減するためガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排気口には、触媒コンバータと呼ばれる（3）を再び（　5　）に変換する装置が取り付けられている。

(1)　安定　　(2)　酸化　　(3)　ノックス　NO　　(4)　光化学スモッグ　　(5)　窒素

2020年04月22日　無機1027～1029

　アンモニアは水に溶け（　1　）く、その水溶液は（　2　）を示す。アンモニア分子は（　3　）の構造をとる。

(1) やす　　(2)　弱塩基性　　 (3)　三角すい

　窒素の酸化物の一つである（　1　）は、銅と希硝酸との反応によって発生する気体で、水にほとんど溶けず、空気中では（　2　）される。工業的には（　3　）を触媒として、（　4　）を（　5　）することによって作られる。

(1) 一酸化窒素　　(2)　酸化　 (3)　白金　　(4)　アンモニア　　(5)　酸化

　（　1　）色の気体である二酸化窒素NO₂は（　2　）色の気体である四酸化二窒素N₂O₄に変化する

(1)　赤褐色　　(2)　無

2020年04月23日　無機1030～1032

　濃硝酸は（　1　）や（　2　）（順不同）で分解しやすいので、（　3　）に入れて保存される。

(1) 光　（2）熱　　(3)　褐色の瓶

　硝酸は、硝酸ナトリウムと（　1　）を混合して（　2　）すると得られる。また、工業的には、アンモニアと（　3　）の混合気体を、（　4　）のもとで（　5　）触媒に通して（　6　）にし、これを冷却後、空気中で（　7　）して、（　8　）に通すと得られる。この方法を（　9　）法という。

(1) 濃硫酸　　(2)　加熱　　(3) 空気　　(4)　高温　　(5)　白金　　(6)　一酸化窒素　　(7)　酸化　　(8)　温水　　(9)　オストワルト

　次の組み合わせで金属が酸に溶解するときに発生する気体を答えなさい。
　（　1　）銅　＋　希硝酸
　（　2　）銀　＋　濃硝酸
　（　3　）鉄　＋　濃硝酸

(1)　一酸化窒素　NO　　(2)　二酸化窒素　NO₂　　(3)　溶解しない

2020年04月24日　無機1033～1035

　硝酸は（　1　）力が強いため、金属原子から（　2　）を奪い取って、イオン化傾向の小さい金属さえも(1)させる。しかしアルミニウムや鉄を濃硝酸に入れると、表面に（　3　）を生じ、それ以上溶けない。このような状態を（　4　）という。

(1)　酸化　　(2)　電子　　(3)　酸化被膜　　(4)　不動態

　硝酸は強い（　1　）剤であり、銅や銀を酸化することができる。例えば銅に濃硝酸を加えると気体（　2　）が発生し、その生成量は銅１molあたり（　3　）molである。この気体は（　4　）色であり、水に溶け（　5　）。

(1)　酸化　　(2)　二酸化窒素　　(3)　２　　(4)　赤褐　　(5)　やすい

　希硝酸を用いた一般的な金属の酸化反応を考える。この場合、HNO₃が（　1　）されることにより気体（　2　）が発生する。この気体は（　3　）色であり、水に溶け（　4　）。酸化剤としてのはたらきに着目すると、１molのHNO₃は酸化される金属から（　5　）molの電子を受け取ることになる。

(1) 還元　　(2)　一酸化窒素　　(3) 無　　(4)　にくい　　(5)　３

2020年04月25日　無機1036～1038

　硝酸の性質について正しいものを下の選択肢の中からすべて選びなさい。
　(1)　ベンゼン環を含むタンパク質を濃硝酸と共に加熱すると黄色になる。
　(2)　硝酸カリウムに濃硫酸を加えて加熱すると硝酸が生成する。
　(3)　濃硝酸は鉄やアルミニウムを容易に溶かす。
　(4)　濃硝酸に光をあてると分解して二酸化窒素を生じる。

(1),(2),(4)　　アルミニウム、鉄、ニッケルは濃硝酸に入れると酸化被膜を作り溶けなくなる。この状態を不動態という。

　リンは地球上に普遍的に存在しているが、リン肥料は採掘した（　1　）から製造される。(1)は地球上に偏在しているため、日本はほぼ輸入に頼っており、その枯渇も懸念されている。
　リンの代表的な単体には（　1　）と（　2　）がある。これらは互いに（　3　）であるが、(1)は有毒で、反応性に富むので、（　4　）に保存する。(2)は(1)に比べ毒性が低く、反応性が乏しい。

(1)　黄リン　　(2)　赤リン　　(3)　同素体　　(4)　水中

　リン鉱石、（　1　）、およびケイ砂の混合物を加熱して発生する蒸気を水冷すると、リンの同素体の一つであり、分子式（　2　）をもつ（　3　）が得られる。この同素体は猛毒で、（　4　）が約３０℃である。

(1)　コークス　　(2)　P₄　　(3)　黄リン　　(4)　発火点

2020年04月27日　無機1039～1043

2020年04月27日　無機1039~1043

　リンの単体とその化合物に関する記述ａ～ｅのうち誤っているものを選びなさい。
　ａ　赤リンは、黄リンに比べて反応性に乏しく毒性が少ない。
　ｂ　黄リンは、正四面体状の分子P₄が集まってできた分子結晶である。
　ｃ　リンを燃焼して得られる吸湿性の白色結晶に水を加えて煮沸すると、リン酸H₃PO₄になる。
　ｄ　リン酸カルシウムは、水に溶けやすい。
　ｅ　リン酸二水素カルシウムは酸性塩である。

　ｄ

　マッチや火薬の材料として使われる（　1　）リンは、（　2　）リンを（　3　）を断って薬２５０℃に加熱するとえられる。

(1)　赤　　(2)　黄　　(3)　空気

　（　1　）リンを空気中に放置すると（　2　）する危険性がある。

(1)　黄　　(2)　自然発火

　リンには毒性が少なく空気中で安定な（　1　）リンや、きわめて有毒で空気中で（　2　）する（　3　）リンなどがありこれらはリンの（　4　）である。リンを空気中で燃やすと（　5　）が生じる。(5）は（　6　）色の粉末で強い（　7　）性があり、（　8　）剤などとして利用される。(5)に水を加えて加熱すると、（　9　）が生じる。

(1)　赤　　(2)　自然発火　　(3)　黄　　(4)　同素体　　(5)五酸化二リンP₄O₁₀　　(6)　白　　(7)　吸湿　　(8)　乾燥　　(9)リン酸　H₃PO₄

　黄リンの外観は（　1　）色、（　2　）状の固体。
　赤リンの外観は（　3　）色、（　4　）。
　黄リンはCS₂に（　5　）。
　赤リンはCS₂に（　6　）。
　黄リンは（　7　）に保存する。
　赤リンはマッチ箱の（　8　）に使用する。
　黄リンは毒性が（　9　）。
　赤リンは毒性が（　10　）。
　黄リンは（　11　）臭。
　赤リンは（　12　）臭。

(1)　淡黄　　(2)　ろう　　(3)　赤褐　　(4)　粉末　　(5)　溶ける　　(6)　溶けない　　(7)　水中　　(8)　発火剤　　(9)　ある　　(10)　ない　　(11)　悪　　(12)　無

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一問一答『高校化学／無機／15族窒素、リン』