実験 / experiment_inorganic
両性水酸化物の溶解実験
Al(OH)₃やZn(OH)₂が、酸にも過剰な強塩基にも溶けることを観察し、両性水酸化物と錯イオン形成を理解する実験教材です。
実験教材
# 実験
# 無機化学
# 両性水酸化物
# 水酸化アルミニウム
# 水酸化亜鉛
# 錯イオン
# 沈殿
この教材で学ぶこと
到達目標
- 両性水酸化物が酸にも塩基にも反応することを説明できる
- Al(OH)₃とZn(OH)₂の白色沈殿を説明できる
- 過剰NaOHで沈殿が溶ける理由を理解できる
- Zn(OH)₂とAl(OH)₃のアンモニア水への溶解性の違いを整理できる
前提知識
- 沈殿反応
- 金属イオン
- 錯イオン
- 酸と塩基
- アルミニウム
- 亜鉛
図・写真
※スマホで画像が見づらい場合は、画像を拡大表示するか、別タブで開くと確認しやすいです。
実験情報
目的
Al(OH)₃やZn(OH)₂の沈殿生成と、過剰な酸・塩基への溶解を観察し、両性水酸化物の性質を確認する。
原理
両性水酸化物は、酸とも塩基とも反応する水酸化物である。Al³⁺やZn²⁺を含む溶液に少量のNaOH水溶液を加えると、Al(OH)₃やZn(OH)₂の白色沈殿が生じる。さらに過剰のNaOH水溶液を加えると、これらの沈殿は錯イオンを形成して溶ける。Al(OH)₃は過剰NH₃水には溶けにくいが、Zn(OH)₂は過剰NH₃水にも溶けやすい。
器具
- 試験管
- 試験管立て
- スポイト
- 保護メガネ
- 手袋
試薬
- アルミニウムイオンを含む水溶液
- 亜鉛イオンを含む水溶液
- 水酸化ナトリウム水溶液
- アンモニア水
- 希塩酸
- 蒸留水
手順
- 保護メガネと手袋を着用する。
- 試験管にAl³⁺を含む水溶液を少量入れる。
- NaOH水溶液を少量ずつ加え、白色沈殿が生じるか観察する。
- さらに過剰のNaOH水溶液を加え、沈殿が溶けるか観察する。
- 別の試験管でZn²⁺を含む水溶液にも同じ操作を行う。
- 必要に応じて、過剰NH₃水への溶解性も比較する。
- 酸を加えたときに沈殿が溶けるか確認する。
観察結果
| 試料 | 結果 |
|---|---|
| Al³⁺ + 少量NaOH | Al(OH)₃の白色沈殿が生じる |
| Al(OH)₃ + 過剰NaOH | 沈殿が溶ける |
| Zn²⁺ + 少量NaOH | Zn(OH)₂の白色沈殿が生じる |
| Zn(OH)₂ + 過剰NaOH | 沈殿が溶ける |
| Zn(OH)₂ + 過剰NH₃水 | 沈殿が溶けやすい |
| Al(OH)₃ + 過剰NH₃水 | 沈殿は溶けにくい |
安全上の注意
- NaOH水溶液は強塩基なので、皮膚や目につけない。
- アンモニア水は刺激臭があるため、直接におわない。
- 金属イオンを含む廃液を流しに捨てない。
- 試験管の口を人に向けない。
- こぼした場合は教員や指導者に知らせる。
廃液・廃棄
- 金属イオンを含む廃液は指定された重金属廃液容器に入れる。
- 強塩基性・酸性の廃液は指導者の指示に従って処理する。
- 使用後の試験管は十分に洗浄する。
早覚え表
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両性水酸化物の基本
| 水酸化物 | 少量NaOH | 過剰NaOH | 過剰NH₃水 |
|---|---|---|---|
| Al(OH)₃ | 白色沈殿 | 溶ける | 溶けにくい |
| Zn(OH)₂ | 白色沈殿 | 溶ける | 溶けやすい |
| Pb(OH)₂ | 白色沈殿 | 溶ける | 通常あまり扱わない |
| Cu(OH)₂ | 青白色沈殿 | 基本的に両性ではない | 過剰NH₃水で深青色錯体 |
代表的な反応式
| 反応 | 反応式 | ポイント |
|---|---|---|
| Al(OH)₃の沈殿 | Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓ | 白色沈殿 |
| Al(OH)₃の溶解 | Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ | 過剰NaOHで溶ける |
| Zn(OH)₂の沈殿 | Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn(OH)₂↓ | 白色沈殿 |
| Zn(OH)₂の溶解 | Zn(OH)₂ + 2OH⁻ → [Zn(OH)₄]²⁻ | 過剰NaOHで溶ける |
覚え方・暗記ポイント
両性水酸化物は酸にも塩基にも反応する。
Al(OH)₃とZn(OH)₂は白色沈殿。
Al(OH)₃は過剰NaOHに溶けるが、過剰NH₃水には溶けにくい。
Zn(OH)₂は過剰NaOHにも過剰NH₃水にも溶けやすい。
過剰NaOHで溶けるのは錯イオンを作るため。
Al、Zn、Pbの水酸化物は両性としてよく出る。
1 両性水酸化物とは
両性水酸化物とは、酸にも塩基にも反応する水酸化物です。
代表例として、Al(OH)₃、Zn(OH)₂、Pb(OH)₂などがあります。
少量のNaOH水溶液を加えると沈殿しますが、過剰に加えると錯イオンを作って溶けることがあります。
確認ポイント
- 両性水酸化物の意味を説明できる
- 代表例を答えられる
- 少量NaOHと過剰NaOHで結果が変わる理由を説明できる
2 Al(OH)₃とZn(OH)₂の違い
Al(OH)₃とZn(OH)₂は、どちらも少量のNaOHで白色沈殿を作ります。
どちらも過剰のNaOH水溶液には溶けます。
一方で、過剰のアンモニア水に対しては違いがあり、Zn(OH)₂は溶けやすく、Al(OH)₃は溶けにくいという違いがあります。
確認ポイント
- Al(OH)₃とZn(OH)₂の共通点を説明できる
- 過剰NaOHへの溶解を説明できる
- 過剰NH₃水への溶解性の違いを説明できる