センター試験レベルの化学に関する質問

質問

文系学部出身の社会人ですが、事情があって化学の勉強をしています。
おわかりの方いらっしゃいましたら、２点教えてください。よろしくお願いいたします。

（１）金属アルミニウムと水酸化ナトリウム水溶液との反応式の係数について、参考書に、
　2Al + 2NaOH + 6H2O →2Na[Al(OH)4] + 3H2
と書いているのですが、自分でやってみると次のような係数が出てきてしまいます。
　2Al + 2NaOH + 4H2O →2Na[Al(OH)4] + H2

こちらも係数はあっているように思うのですが、なぜこの式でなく上の方の式になるなのでしょうか。教えてください。

（２）もう一つは、化学を勉強する上での初歩的な質問です。
化学には、上にあげたような反応式が無数に出てきますが、「何と何が反応して、何ができる」という式をたてるのは、「暗記もの」と考えていいのでしょうか。化学の参考書は一通り読んでおり、いちおう理論の部分は頭に入っているのですが、元素や化合物の性質などから反応式を導き出そうとしても、初心者には手におえないものがあります。
センター試験を目指す場合、どのような覚え方をすればいいか教えてください。

以上、どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.3

iris2007 · ベストアンサー

No.1、No.2です。
たびたびすいません。
寝る前に見て、また補足です(苦笑)

（２）
ですが、「なんとかなります」というのは
理系人間にいえることですよね、すいません。。

具体的には何がわからないのでしょうか。
確かに暗記すべき所はありますが、
「何と何がどのように反応して、何ができる」の「何」を
物質でかいてもらうか、名称であればわかります。

名称には規則性があるのをご存じですか？
多くの化合物を見てるとそれがわかります。

例えば上の式であれば「テトラヒドロキソアルミン酸ナトリウム」
などという難しい名前がついておりますが、問題文はどんなものでしょうか。

アルミニウムと水酸化ナトリウムが反応したら何ができるか。
のような問題でしょうか？

私だったら
「水酸化ナトリウムと金属が反応すると水素ができるでしょ。
　でもこのままだとできないから左には水をプラス。
　水酸化ナトリウムの水酸基とアルミニウムがくっついて
　最後にナトリウムで中和！」
って感じにわかってそれに係数をつけます。

ですがセンターだったらこのような難しい物質はたぶん
係数をつけるだけですよね。

このような反応式を暗記で済ませないためには
無機での沈殿のあたりや、理論の気体の発生方法などを覚えているとわかります。
結局そこは暗記なんですけどね。

ちなみに「テトラヒドロキソアルミン酸ナトリウム」ですが
テトラは４という意味です。
モノ、ジ、トリ、テトラ、ペンタ…というのは覚えていますか？
OHはヒドロ基と言い、物質名にはいると「ヒドロキソ」となったりします。

名前の通りに作製すればOHが４つにアルミニウムがついている
という状態です。

さらに「酸」がついているので－になることがわかります。

実際Alはイオンになると＋３価ですので
そのままOHをつけたら３つになります。
OHは－１ですからね。

[Al(OH)4]は－１の酸になります。
Naは＋１になるので１つずつくっつくという風になります。

ここにあげた例はセンターレベルではないと思います。
もっと簡単なものが多いと思います。

なのでまずは過去問を研究してください。
時間がなければ暗記するしかありませんが
最低限の暗記でいくらでも発展させることができます。

また私はセンターを受けたときからはだいぶたってしまったので
忘れてしまったのですが、定番の化学反応式の係数をうめる問題で
地道に計算してると時間を随分費やしてしまうので暗記したのが１つありました。

そのようなものは確か語呂合わせがあったと思うので
もっと年齢が近い人が回答されるか
参考書やネットで調べてみるといいかと思います。

お礼

本当にご丁寧な回答、ありがとうございます。
そうですね。まずはセンター試験の問題にあたってみて、センターレベルがどの程度かはっきりさせなくては、です。なにがどのレベルの難しさなのかまだ判断できていないところが、初学者の悲しいところです。。。

「何と何がどのように反応して、何ができる」についてですが、たとえば、「金属銅と濃硝酸の反応式は？」と聞かれた場合、左辺にもってくるCu ＋ HNO3 はわかるとしても、右辺にくる物質Cu(NO3)2 + NO2 + H2Oは発想できません。（Cuが二価の陽イオンになるから二価の陰イオンが必要なのかな、くらいはなんとか理解できても。。。）

語呂合わせがあるとは知りませんでしたが、あるとしたらとても役にたちそうなので、調べてみようと思います。このたびは本当にありがとうございました。

回答No.5

Ichitsubo

>酸化還元反応の中になぜ「硝酸塩」（塩は酸・塩基反応に出てくるものと覚えているので）が登場するのか
そこらへんは考えるよりも覚えておいた方が速いのですが、理解できないのであれば次のような説明ではいかがでしょう。

銅は硝酸の酸化力により、いったんは酸化銅が出来ます。しかし金属の酸化物は塩基性酸化物、できる片っ端からまだ残る硝酸と中和反応して硝酸銅と(中和由来による)水が発生する。

何故かを考えることは非常に大事です。しかし、それにとらわれすぎず取りあえず覚えることもまた大事です。

お礼

お煩わせしてすみません。
「金属の酸化物は塩基性酸化物」の説明で、だいぶ頭を整理することができました。
おっしゃるように、今はとりあえず覚えておき、細部にとらわれずに学習を進めなければ、ですね。このたびの質問を通して、覚えるコツのようなものが少しずつつかめてきた気がします。

改めてありがとうございました。

回答No.4

Ichitsubo

>金属銅と濃硝酸の反応式は？」と聞かれた場合、左辺にもってくるCu ＋ HNO3 はわかるとしても、右辺にくる物質Cu(NO3)2 + NO2 + H2Oは発想できません。（Cuが二価の陽イオンになるから二価の陰イオンが必要なのかな、くらいはなんとか理解できても。。。）

私なら、「銅と濃硝酸(金属と濃硝酸)ではNO2発生」とだけ覚えておきます。
銅(金属)は濃硝酸で酸化されてイオンになり、硝酸中で行う反応だから硝酸銅(硝酸塩)になるのは分かります。そこで、Cu^2+とNO3^-だからCu(NO3)2ができるなあと導けます。これでは水素原子の行き場がないから水が出来るのだろうなと言うことも分かります。(単体の水素は発生しないと言うことも分かります。だってこれは代表的な二酸化窒素の発生方法、他の種類の気体が混じっては困ります。)

化学は、決して暗記物ではありませんが、暗記していなくても出来るという意味ではなく、暗記していることが前提でその上で考える科目なのです。その点では英語と同じですね。

お礼

丁寧なご回答、ありがとうございます。

＞「銅と濃硝酸(金属と濃硝酸)ではNO2発生」とだけ覚えておきます。
これは、ひじょうにシンプルで無理のない覚え方ですね。こういう発想自体をしてこなかったので、とても参考になります。何もかも暗記しようとするのではなく、暗記すべきものを見極めることが必要だとわかりました。

もしお手数でなければ（お時間のあるときで十分ですので）、上記の酸化還元反応の中になぜ「硝酸塩」（塩は酸・塩基反応に出てくるものと覚えているので）が登場するのか教えていただけませんか。このへんの知識、まだまだこんぐらかっています。

回答No.2

iris2007

No.1です。

補足です。

質問者さまの式を見てみます。
矢印の左と右に注目します。

Alが２個→2Na[Al(OH)4]　右も２個ありますね。
Naが２個→2Na[Al(OH)4]　右も２個です。

2NaOH + 4H2Oで、Oが2×1＋4×1で６個なのは大丈夫でしょうか。
対して右の2Na[Al(OH)4]ですが、Oの数はわかりますか？

(OH)4なのでまず、４個。そして一番前の係数が２なので合計８個です。

したがって左と右が成り立ってないのです。

お礼

さっそくのご回答、本当にありがとうございます。
０の数を合わせるのをすっかり忘れて、堂々めぐりをしていました。
練習が必要ですね。。。

回答No.1

iris2007

（１）
2Na[Al(OH)4] ですが
Na[Al(OH)4] が２つという意味ですので参考書の通りになります。

（２）
元素は覚えていらっしゃいますよね。
水酸化ナトリウムのような化合物もいくつか大丈夫でしょうか？
それらを覚えていればなんとかなります。

名称にも規則性がありますから、それで化合物が想像できる場合もあります。
センターレベルであれば、難しい物質は表記されてると思います。

また、センターの過去問を１０年分くらい解かれてはいかがでしょう。
定番の反応式や、難易度がわかると思うので暗記してから
「なぜそうなるのか？」という理解をしてもいいと思います。