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久留米大学化学2012年第3問

銅は湿った空気中では赤色の酸化物である化合物Aの被膜をつく り、長く風雨にさらすと緑色の錆び(緑青)を生じる。銅を空気中で加熱すると、黒色の酸化物である化合物Bが生じる。化合物Bを希硫酸に溶かして得られる液体を濃縮すると、青色の結晶として化合物Cが析出する。化合物Cには5つの水分子が配位しているが、化合物Cを250℃以上に加熱すると、水和水を失って白色粉末状の化合物Dとなる。化合物Dの水溶液に少量のアンモニア水を加えると化合物Eの青白色の沈殿を生じる。化合物Eに過剰の濃アンモニア水を加えると、錯イオンFとなって溶け、溶液は深青色を呈する。この錯イオンを含む濃厚な溶液は高分子化合物G_を溶かす性質を持っており、キュプラの製造に利用されている。以下の問いに答えよ。なお、反応式はすべて電子(e-)を含むイオン反応式で示すこと。
  • (1) 化合物ADの化学式を答えよ。また錯イオンFの名称を答えよ。
  • (2) 下線部において、高分子化合物Gを溶かす溶液は何試薬と呼ばれるか。また、高分子化合物Gの名称を答えよ。
  • (3) 20℃で水1000gを使って化合物Dの飽和水溶液をつくるのに必要な化合物Cは何gか。また、60℃の化合物Dの飽和水溶液280gを20℃に冷却すると、何gの化合物Cの結晶が析出するか。それぞれ有効数字3桁で答えよ。ただし、化合物Dの溶解度は、100gの水に60℃で40.0g、20℃で20.0gであるとする。
  • (4) 0.5 mol/Lの化合物Dの水溶液1Lを入れた電解槽X、Yがある。電解槽Xは銅板を電極とし、電解槽Yは白金板を電極とする。銅板を電極とした電解相Xに一定の電流を60分間流したところ、陰極銅板上に1.60gの銅が析出した。
    • (a) 同じ電気量を白金電極の電解相Yに流した時、白金電極の陽極で起こる反応式を示し、60分後に陽極で発生した気体の体積は、標準状態で何Lか。有効数字2桁で答えよ。ただしファラデー定数は、F=9.65×104C/molとする。
    • (b) 白金電極の電解描Yに化合物Dの水溶液の代わりに、同じモル濃度の水酸化ナトリウム水溶液を入れ、一定の電流を流した。陽極と陰極で起こる反応式を示せ。