第18章典型元素の金属・半金属・非金属
Chemistry End of Chapter Exercises章末問題
Exercises 1–14練習問題 1–14
Exercise 1問題 1
How do alkali metals differ from alkaline earth metals in atomic structure and general properties?
アルカリ金属は、原子構造と一般的性質において、アルカリ土類金属とどのように異なるか。
Solution解き方
The alkali metals all have a single s electron in their outermost shell. In contrast, the alkaline earth metals have a completed s subshell in their outermost shell. In general, the alkali metals react faster and are more reactive than the corresponding alkaline earth metals in the same period.
アルカリ金属はすべて、最外殻に1個のs電子を持つ。これに対し、アルカリ土類金属の最外殻には満たされたs副殻がある。一般に、アルカリ金属は、同じ周期の対応するアルカリ土類金属より速く反応し、反応性も高い。
Exercise 2問題 2
Why does the reactivity of the alkali metals decrease from cesium to lithium?
アルカリ金属の反応性がセシウムからリチウムへ向かって低下するのはなぜか。
Exercise 3問題 3
Predict the formulas for the nine compounds that may form when each species in column 1 of the table reacts with each species in column 2.
表の第1列の各化学種と第2列の各化学種が反応するとき、形成されうる九つの化合物の化学式を予測しなさい。
1 |
2 |
|---|---|
Na |
I |
Sr |
Se |
Al |
O |
Solution解き方
Exercise 4問題 4
Predict the best choice in each of the following. You may wish to review the chapter on electronic structure for relevant examples.
次の各項について、最も適切なものを予測しなさい。関連する例について、電子構造の章を復習してもよい。
(a) the most metallic of the elements Al, Be, and Ba
(a) Al、Be、Baの元素の中で、最も金属性が強いもの。
(b) the most covalent of the compounds NaCl, CaCl2, and BeCl2
(b) NaCl、CaCl2、BeCl2の化合物の中で、最も共有結合性が強いもの。
(c) the lowest first ionization energy among the elements Rb, K, and Li
(c) Rb、K、Liの元素の中で、最も第一イオン化エネルギーが低いもの。
(d) the smallest among Al, Al+, and Al3+
(d) Al、Al+、Al3+の中で、最も小さいもの。
(e) the largest among Cs+, Ba2+, and Xe
(e) Cs+、Ba2+、Xeの中で、最も大きいもの。
Exercise 5問題 5
Sodium chloride and strontium chloride are both white solids. How could you distinguish one from the other?
塩化ナトリウムと塩化ストロンチウムは、どちらも白色固体である。両者をどのように区別できるか。
Solution解き方
The possible ways of distinguishing between the two include infrared spectroscopy by comparison of known compounds, a flame test that gives the characteristic yellow color for sodium (strontium has a red flame), or comparison of their solubilities in water. At 20 °C, NaCl dissolves to the extent of compared with for SrCl2. Heating to 100 °C provides an easy test, since the solubility of NaCl is but that of SrCl2 is Density determination on a solid is sometimes difficult, but there is enough difference (2.165 g/mL NaCl and 3.052 g/mL SrCl2) that this method would be viable and perhaps the easiest and least expensive test to perform.
英語のヒント
両者を区別する方法として、既知の化合物と比較する赤外分光法、ナトリウムに特徴的な黄色を示す炎色試験(ストロンチウムの炎は赤色)、または水への溶解度の比較がある。20 °Cで、NaClはまで溶けるのに対し、SrCl2はである。100 °Cに加熱すると、NaClの溶解度はだが、SrCl2はなので、容易に試験できる。固体の密度測定は難しいこともあるが、両者には十分な差がある(NaClは2.165 g/mL、SrCl2は3.052 g/mL)ため、この方法も実行可能で、おそらく最も簡単で費用のかからない試験となる。
Exercise 6問題 6
The reaction of quicklime, CaO, with water produces slaked lime, Ca(OH)2, which is widely used in the construction industry to make mortar and plaster. The reaction of quicklime and water is highly exothermic:
英語のヒント
生石灰CaOと水の反応は消石灰Ca(OH)2を生じ、消石灰は建設業でモルタルやしっくいを作るために広く使われる。生石灰と水の反応は、強い発熱反応である。
(a) What is the enthalpy of reaction per gram of quicklime that reacts?
(a) 反応する生石灰1グラムあたりの反応エンタルピーはいくらか。
(b) How much heat, in kilojoules, is associated with the production of 1 ton of slaked lime?
(b) 1トンの消石灰の生成には、何キロジュールの熱が伴うか。
Exercise 7問題 7
Write a balanced equation for the reaction of elemental strontium with each of the following:
単体のストロンチウムと次の各物質との反応について、係数を合わせた式を書きなさい。
(a) oxygen
(a) 酸素
(b) hydrogen bromide
(b) 臭化水素
(c) hydrogen
(c) 水素
(d) phosphorus
(d) リン
(e) water
(e) 水
Solution解き方
(a) (b) (c) (d) (e)
(a) (b) (c) (d) (e)
Exercise 8問題 8
How many moles of ionic species are present in 1.0 L of a solution marked 1.0 M mercury(I) nitrate?
1.0 M硝酸水銀(I)と表示された溶液1.0 Lには、何モルのイオン性化学種が存在するか。
Exercise 9問題 9
What is the mass of fish, in kilograms, that one would have to consume to obtain a fatal dose of mercury, if the fish contains 30 parts per million of mercury by weight? (Assume that all the mercury from the fish ends up as mercury(II) chloride in the body and that a fatal dose is 0.20 g of HgCl2.) How many pounds of fish is this?
英語のヒント
魚が質量比で30 ppmの水銀を含む場合、致死量の水銀を摂取するには、何キログラムの魚を食べる必要があるか。(魚に含まれる水銀はすべて体内で塩化水銀(II)となり、致死量はHgCl2 0.20 gであると仮定する。)これは魚何ポンドに相当するか。
Solution解き方
11 lb
11 lb
Exercise 10問題 10
The elements sodium, aluminum, and chlorine are in the same period.
ナトリウム、アルミニウム、塩素は同じ周期の元素である。
(a) Which has the greatest electronegativity?
(a) どれの電気陰性度が最も大きいか。
(b) Which of the atoms is smallest?
(b) どの原子が最も小さいか。
(c) Write the Lewis structure for the simplest covalent compound that can form between aluminum and chlorine.
(c) アルミニウムと塩素の間で形成されうる最も単純な共有結合性化合物のルイス構造を書きなさい。
(d) Will the oxide of each element be acidic, basic, or amphoteric?
(d) 各元素の酸化物は、酸性、塩基性、両性のどれになるか。
Exercise 11問題 11
Does metallic tin react with HCl?
金属スズはHClと反応するか。
Solution解き方
Yes, tin reacts with hydrochloric acid to produce hydrogen gas.
反応する。スズは塩酸と反応して水素ガスを生じる。
Exercise 12問題 12
What is tin pest, also known as tin disease?
スズ病とも呼ばれるスズペストとは何か。
Exercise 13問題 13
Compare the nature of the bonds in PbCl2 to that of the bonds in PbCl4.
PbCl2の結合の性質と、PbCl4の結合の性質を比較しなさい。
Solution解き方
In PbCl2, the bonding is ionic, as indicated by its melting point of 501 °C. In PbCl4, the bonding is covalent, as evidenced by it being an unstable liquid at room temperature.
PbCl2の結合はイオン性であり、501 °Cという融点がそれを示している。PbCl4の結合は共有結合性であり、室温で不安定な液体であることがその証拠である。
Exercise 14問題 14
Is the reaction of rubidium with water more or less vigorous than that of sodium? How does the rate of reaction of magnesium compare?
ルビジウムと水の反応は、ナトリウムの場合より激しいか、穏やかか。マグネシウムの反応速度は、それと比べてどうか。
alkaline earth metal
アルカリ土類金属
any of the metals (beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium) occupying group 2 of the periodic table; they are reactive, divalent metals that form basic oxides
周期表の2族を占める金属(ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム)のいずれか。反応性が高く、塩基性酸化物を形成する2価の金属である。
allotropes
同素体
two or more forms of the same element, in the same physical state, with different chemical structures
同じ物理的状態にある同じ元素の、化学構造が異なる二つ以上の形態。
bismuth
ビスマス
heaviest member of group 15; a less reactive metal than other representative metals
15族で最も重い元素。他の典型金属元素より反応性の低い金属。
metal (representative)
金属(典型元素)
atoms of the metallic elements of groups 1, 2, 12, 13, 14, 15, and 16, which form ionic compounds by losing electrons from their outer s or p orbitals
1、2、12、13、14、15、16族の金属元素の原子。外側のs軌道またはp軌道から電子を失うことで、イオン化合物を形成する。
metalloid
半金属
element that has properties that are between those of metals and nonmetals; these elements are typically semiconductors
金属と非金属の中間の性質を持つ元素。これらの元素は通常、半導体である。
passivation
不動態化
metals with a protective nonreactive film of oxide or other compound that creates a barrier for chemical reactions; physical or chemical removal of the passivating film allows the metals to demonstrate their expected chemical reactivity
酸化物などの化合物から成る、反応性の低い保護薄膜を金属が持ち、その膜が化学反応の障壁となること。不動態膜を物理的または化学的に除去すると、金属は本来予想される化学反応性を示せる。
representative element
典型元素
element where the s and p orbitals are filling
s軌道とp軌道が満たされていく元素。
representative metal
典型金属元素
metal among the representative elements
典型元素のうち金属であるもの。