中学理科

質問

中３です
先日模試を受けたのですが、その問題で疑問が出たのでお願いします。

銅をステンレス皿にのせ加熱した時の変化のようすについて述べた文章でアイ、ウエのそれぞれから正しい方を選びなさいです。
銅は ア赤色の光を出して
イ光を出さずに
、ウ黒色
エ白色
の酸化銅に変化した。
ウエの方はわかったのですが、アイのほうが納得出来ません。
炎色反応は銅は緑なので光は出ると思います。
まさか何千人受ける模試で赤じゃないからアじゃないっていう引っかけですか?
また解説に銅は空気中では燃焼しないとありましたが、意味がわかりません。

お願いします。

回答No.3

Saturn5

炎色反応は有名な現象ですが、単体の銅を加熱して見るのは難しいのです。
通常は、塩化銅 ＣｕＣｌ２ のメタノール溶液などを使います。

Ｃｕの単体を加熱して炎色反応を見る事は可能なのですが、銅の沸点は
２５６２℃であり、炎色反応を見るにはこれに近い温度が必要です。
普通のガスバーナーでは１２００℃くらいまでしかでません。

銅を酸化して酸化銅にする反応は７００～１０００℃くらいでおこります。
ですから、ガスバーナーでも十分に可能なのですが、この場合には
炎色反応を観察することができません。

一般に、「炎の色は赤い」と思われているのは有機物を燃焼させることが
多いからです。有機物を燃焼させると、炭素が遊離することが多く、
これが熱せられて赤色から黄色の光を出します。
炭素分の少ない メタン ＣＨ４、プロパン Ｃ３Ｈ８ の燃焼では、
炭素が遊離しないので炎の色はほとんどありません（薄い青）が、
アセチレン Ｃ２Ｈ２ では炭素が遊離するので、明るい黄色で燃えます。
手塚治虫先生も「アセチレンランプ」というキャラ（主に悪役）を多用しています。

回答No.2

htms42

問題では「加熱した時の変化」となっているようですが、・・・

銅線を加熱すると空気中の酸素と反応して酸化銅に代わります。酸化銅ＣｕＯの色は黒です。これはゆっくりと起ります。ステンレスのさらに載せてやるということでしたら徐々に色が変わっていくのが見えるでしょう。
銅片をバーナーで加熱して変化を見るというのであれば加熱中に変化を見るのはむつかしいです。マグネシウムのように光を出して燃えるわけではありません。温度が高くなると赤く見えるだけです。これは炎色反応ではありません。鉄片でも炭でも温度が高ければ赤く見えます。それを冷やすと黒く見えるようになります。これは家のガスコンロでやっても見ることができます。ステンレスの皿に載せて加熱して赤熱というのは無理でしょうからアはありません。

銅片をガスバーナーで熱しても炎色反応を見ることはできません。
炎色反応を見ることができるのは銅の化合物を加熱した場合です。酸化銅の黒い粉を濡れたろ紙にくっつけて炎の中に入れると緑色の炎を見ることができます。酸化銅よりも塩化銅のほうが見やすいです。銅片をバーナーで加熱します。その熱い銅線を塩素を含んだプラスティックス（電線の被覆、またはラップフィルム）に接触させたのち再び炎の中に入れて加熱します。銅の炎色反応とプラスティックスの燃える炎の色と重なったものが見えます。これはプラスティックスが塩素を含んでいるか否かを調べる方法になっています。熱した銅線を食塩水の中につけて加熱した場合は銅の炎色反応の緑とナトリウムの炎色反応のオレンジ色とが混ざった色が見えます。

電線に使われている銅は純度が高いです。
学校でやっていないのであれば、家でやってみるといいでしょう。

回答No.1

lily5353

ステンレス皿にのせ加熱するのがポイントで、炎色反応が発生しない。

中学の問題なので、温度のよって炎色反応が発生するかを判断するのが過酷なので、銅の炎色は青緑であることさえわかればこの問題は解ける。

「解説に銅は空気中では燃焼しない」とは間違ってはいないが、わかりにくいかもしれません。炎色反応は「炎の色」であり、加熱した銅の色ではありません。炎色反応を起こすには金属が直接炎に触れるのが前提。銅自体は燃えるものはないため、そのためステンレス皿越しでは炎に触れないので、炎色反応は起きません。