第5章解答

「無機化学」第５章章末問題
解答例
１
(a)
1
H、2H(D)、3H(T)
それぞれの説明については、本文
p105～106 参照
(b)
H
H+ (プロトン)
0
H- (ヒドリド)
エネルギー準位
0
0
2p
2s
2p
2s
2p
2s
1s
1s
1s
水素化物
水素化物
HF, HBr, HCl, HI, H2SO4
H2
水素化物
NaH, CaH2
2
エネルギー
準位
(a) 電子配置
Li
3d
4s
Na
K
3d
4s
3p
3s
3s
Rb
5s
4d
4p
4s
3d
3d
4s
3p
3s
3p
3s
2p
2p
2p
2p
2s
2s
2s
2s
1s
1s
1s
1s
(b) 第一イオン化エネルギー
520 kJ/mol
496 kJ/mol
419 kJ/mol
403 kJ/mol
4563 kJ/mol
3052 kJ/mol
2632 kJ/mol
第二イオン化エネルギー
7298 kJ/mol
(c)
銀白色の柔らかい固体
（Naよりも硬い）
(d)
水と激しく反応して発熱
的に反応する。ただし、
NaやKよりも穏やかであ
る。
(e)
LiOHは吸湿性の無色固体。
水に溶けやすく、水溶液は
強アルカリ性と腐食性を示
す。
銀白色の柔らかい固体。
切断直後は銀色であるが、
空気中ですぐに酸化されて
灰色へ変化する。
銀白色の柔らかい固体。
切断直後は銀色であるが
、空気中ですぐに酸化さ
れて灰色へ変化する。
水と激しく反応して水素と高熱を発し、水素に
引火して爆発する危険性がある
NaOHは、LiOHと同様に
吸湿性の無色固体。
水に溶けやすく、水溶
液は強アルカリ性を示
す。
1
KOHは水に溶けやすく、
水溶液は強アルカリ性
を示す。
銀白色の柔らかい固体。
NaやKよりも反応性が
高く、空気中ですぐに酸
化されてRb2O2やRbO2
へ変化する。
水と激しく反応して水素
と高熱を発する。この時
発生するH2を添加する
のに充分な熱が発生し、
爆発的に反応が進行する
。
RbOHは、酸化ルビジウム
（Rb2O）を水に溶かすこ
とによって合成される
（Rb2O+H2O→2RuOH）。水
に対する溶解度はKOH
より大きい。RbOHは腐食
性が強いので、取扱に注
意を要する。
3
表
4.
5.26 を参照
ホウ素の水素化物
H
H
H
H
B
+
Na
B
H
B
H
H
- H
H
H
B2H6
NaBH4
5. 炭素の同素体：ダイアモンド、グラファイト、フラーレン（それぞれについて
は、本文 p115～116 参照）。酸素の同素体については、p124 を参照する
こと。
6.
本文
p52 と p118~119 参照
7.
本文
p125 参照
8.
リン酸エステル化合物の構造については、図
5.5 (p123)を参照。
9.
(a) I
(b)
2
⇄
+ KI
I
3
+ K
となって水への溶解性が増大する。
酸化力の強い方から並べると、
F2(ΔEo=+2.87)＜Cl
＜I
(ΔE
2
(ΔEo=+０．６２)
2
(c) pK
a
o
=+1.36(gas))＜Cl
2
(ΔEo=+1.06(liq)
（本文 5.1.8 項 (p127)および表 4.4(p97)参照）
が小さい（酸性が強い方）から並べると、
HClO4(pK
a =
＜HClO (pK
10.
+
-10)＜HClO
a =
3
（本文
7.2)
希ガスは、He で(1s)
2
(pK
a =
-1)＜HClO
3
(pK
a =
2.0)
4.2.7 項 (p89)参照）
、Ne で[He](2s)
2
(2p)6、Ar で[Ne](3s)2(3p)
6
などと閉殻電子配置を持ち、単原子分子として安定に存在する。また、イ
オン化エネルギーが大きく（He では 2373
kJ/mol）、電子親和力が負の値
をもつので、化学的に不活性である（本文
5.1.9 項（p130）参照）。
11.
本文
p131 を参照。
12.
金や白金は王水によって酸化されてイオンとなり、さらに
応して[AuCl
4
]-や[PtCl4]
2 -
のような水に可溶な構造になるため。
13.
アルミニウム
HCl 中：Al(OH)
3
Cl-イオンと反
+ 3H2O + 3H
2
+
⇄
[Al(H2O)
6
]
3 +
NaOH 中：Al(OH)
3
+ OH
-
⇄
[Al(OH)4]
-
亜鉛
HCl 中：Zn(OH)
2
NaOH 中：Zn(OH)
+ 2H2O + 2H
2
+ 2(OH)
-
⇄
+
⇄
[Zn(H2O)
[Zn(OH)4]
4
]
2 +
2 -
14.
Ti
3 +
の水溶液を例として説明する。電子の d-d 遷移に伴って吸収される
光エネルギーに相当する色の補色が我々の目に入ると、「色」として認識さ
れる（6.2.1 項 (p163~164)および下図参照）。Zn
2 +
、Cd
2 +
、Hg
2 +
は(3d)
1 0
電池配置であり、d 軌道が全て埋まっているので d-d 遷移が起きず、溶液
に当てた光が吸収されずに透過して我々目に達し、その結果無色溶液に
見える。
吸収された光の捕色が
我々の目に入って「色」
と認識される
Zn2+は(3d)10
Ti
3+
可視光の範囲で光吸収
eg軌道
光エネルギー吸収
t2g軌道
15.
本文
eg軌道
eg軌道
t2g軌道
t2g軌道
5.2.2 項（p133)を参照。
3

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