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〔注意〕 必要があれば, 次の値を用いよ。
原子量: H=1.0, 12,
16, K=39, Zn=65
気体定数=8.31 × 10' Pa・L/ (mol・K)
ファラデー定数 : 9.65 × 10C/mol
√2=1.41.√3=1.73, logio2=0.301, logio3=0.477
次の先生と生徒の会話を読み, 以下の各問に答えよ。
1
(F-
ア
CP
個
先生 亜鉛、カドミウムおよびa) 水銀は12族に属するア元素の金属で,これらの原子は
の価電子をもちます。 これらの元素の性質と社会への影響について考えてみましょう。 水銀やカドミウム
の単体とその化合物には, 毒性を示すものが多いです。 アセチレンを原料としてビニル樹脂を製造するた
めに用いられていた触媒の水銀がメチル化して有機水銀となり、川や海に排出されたことが水俣病の原因 (
とされています。
生徒 水銀は常温で液体という特異な性質をもち,体温計や血圧計に使われているけれど,使用は減ってき
ていると聞きました。 確か, カドミウムも別の公害病と関係していましたよね。
先生そうですね。 食品や水からの b) カドミウムの摂取が、イタイイタイ病の原因とされています。 一方,
同じ12族の亜鉛は、人の健康を維持するために不可欠な必須微量元素の一つで、体内で200種を超える
酵素の機能に重要な役割を果たしています。 また, 亜鉛粉末を空気中で燃焼させるとできるc) 酸化亜鉛
は水には溶解しませんが,酸と塩基の水溶液のいずれにも溶けるウ酸化物であると授業で取り扱いま
したね。
生徒 亜鉛イオンを含む水溶液に少量の塩基を加えてできる水酸化亜鉛もウ水酸化物でしたよね。白色
ゲル状の水酸化亜鉛にアンモニア水を過剰に加えるとエ色のd)錯イオンとなって溶解することを学
びました。 亜鉛は他には,どのようなものに使われているのですか。
先生 亜鉛は,マンガン乾電池,酸化銀電池,e)空気亜鉛電池などの負極活物質としても利用されていま
す。 同じ族の元素でも,その性質は大きく異なるということですね。
生徒 化学はいろいろなところに影響を与えているんですね。私も, 化学と社会や環境との関わりについて
熊本大学でしっかり勉強します!
(問1) 文中のア~エに,適切な数字や語句を記せ。
(問2) 下線部 a) について, 水銀をイオン化して溶かすことのできる液体をすべて選び, 番号で答えよ。
① 希塩酸 ② 希硫酸 ③濃硝酸 ④ 熱濃硫酸 ⑤ 熱水
(問3) 下線部b) のカドミウムとリン酸との化合物であるリン酸カドミウムは,白色結晶の水に難溶性の
塩である。リン酸カドミウム Cds (PO4) 2 の純水に対する溶解度積を Ksp, 飽和水溶液中のカドミウムイオ
ンの濃度をc (mol/L) とするとき, Ksp について, 導出過程を示してcの関係式で表せ。
(4)
下線部c) の酸化亜鉛の塩酸と水酸化ナトリウム水溶液との反応式をそれぞれ示せ。
(問5) 下線部 d)の錯イオンの名称と形をそれぞれ示せ。
(問6) 下線部e) のボタン型電池として利用される空気亜鉛電池は,水酸化カリウム水溶液を電解質とし
て用いている。 負極では以下の電子 e-を含むイオン反応式のように亜鉛が酸化されて酸化亜鉛が生成し,
一方, 正極では, 酸素が還元されている。
空気亜鉛電池 Zn | KOHaq | O2 + 全反応 2Zn+ Oz →2ZnO
負極 Zn + 2OH→ ZnO + H2O + 2e-
(ア) 正極での反応を電子e を含むイオン反応式で示せ。
(イ) 空気亜鉛電池を用い, 0.40mAの一定電流で放電を続けると, 空気亜鉛電池の質量が3.2mg増加し
た。 このときの放電時間は何秒か求めよ。
