ハロゲン【高校化学・化学基礎一問一答】

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一問一答

問１

【】に当てはまる用語を答えよ。

	色	常温常圧時の状態
F₂	【１】色	【２】
Cl₂	【３】色	【４】
Br₂	【５】色	【６】
I₂	【７】色	【８】

【問１】解答/解説：タップで表示

解答：以下参照

	色	状態
F₂	淡黄色	気体
Cl₂	黄緑色	気体
Br₂	赤褐色	液体
I₂	黒紫色	固体

※ハロゲンについて詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問２

F₂,Cl₂,Br₂,I₂を沸点の高い順に並べよ。

【問２】解答/解説：タップで表示

解答：I₂>Br₂>Cl₂>F₂

※ハロゲンについて詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問３

F₂,Cl₂,Br₂,I₂を酸化力の高い順に並べよ。

【問３】解答/解説：タップで表示

解答：F₂>Cl₂>Br₂>I₂

酸化力は電気陰性度が高い順に大きくなる。

※ハロゲンについて詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問４

次のうち反応が起こるのはどちらか。

①F₂ + 2HCl →
②Br₂ + 2HCl →

【問４】解答/解説：タップで表示

解答：①

まず、上の式について考える。
FとClの電気陰性度を比べると、Fの方が大きい。したがって、Fの方が「酸化力＝電子e^–を奪う力」が強いということになる。

Fの方がe^–を奪う力が強いのに、Fが分子でClがイオン（e^–が多い状態）になっているのはおかしいので、F₂がCl^–からe^–を奪って次のような反応が起こる。

\[
F_{2}+2Cl^{-}→Cl_{2}+2F^{-}
\]

次に、下の式について。

BrとClの酸化力を比べると（より電気陰性度の大きい）Clの方が強い。
したがって、Br₂がCl^–からe^–を奪い取ることはなく、反応は起こらない。

\[
Br_{2}+2Cl^{-}→×
\]

※ハロゲン同士の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問５

【】に当てはまる用語を答えよ。

F₂,Cl₂,Br₂,I₂のうち、低温や暗所であってもH₂と爆発的に反応するのは【１】である。

【問５】解答/解説：タップで表示

解答：【１】F₂

ハロゲン	反応
フッ素	低温・暗所でも爆発的に反応
塩素	常温でも光を当てることで爆発的に反応
臭素	高温で触媒を使うと反応
ヨウ素	高温で触媒を使うと一部が反応

ハロゲンの単体と水素H₂との反応でも、ポイントは”酸化力”である。

F₂は酸化力が高いため、低温や暗所であってもH₂と爆発的に反応する。

\[
H_{2} + F_{2} → 2HF
\]

また、F₂の次に酸化力の強いCl₂は（低温や暗所では難しいものの）常温で光を当てれば反応する。

\[
H_{2} + Cl_{2} → 2HCl
\]

Br₂やI₂は酸化力が低いため、高温下で触媒を使う必要がある。

\[
H_{2} + Br_{2} \overset{触媒}{→} 2HBr\\
H_{2} + I_{2} \overset{触媒}{→} 2HI
\]

※ハロゲン同士の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問６

【】に当てはまる用語を答えよ。

F₂,Cl₂,Br₂,I₂のうち、水H₂Oに溶けないのは【１】である。

【問６】解答/解説：タップで表示

解答：【１】I₂

ハロゲン	反応
フッ素	激しく反応する
塩素	少し溶けて塩素水になる
臭素	少し溶けて臭素水になる
ヨウ素	溶けない

先ほどから書いているように、フッ素は酸化力が極めて高いため、水H₂Oとも激しく反応する。

\[
2F_{2} + 2H_{2}O → 4HF + O_{2}
\]

塩素は、水に少しだけ溶けて塩素水となる。（塩素の一部はH₂Oと次のように反応）

\[
Cl_{2} + H_{2}O → HCl + HClO
\]

このとき、HClに含まれるClの酸化数は「-1」、HClOに含まれるClの酸化数は「+1」になっている。（酸化数について詳しくは酸化数（求め方・ルール・例外・例題・一覧・演習問題）を参照）

つまり、Cl₂のうち、片方のClは酸化されていて、もう片方のClは還元されている。このような反応を自己酸化還元反応といい、詳しくは自己酸化還元反応（原理・例・反応式など）で解説しているので必ず確認しておこう。

また、このとき発生したHClOは酸化力があり、漂白・殺菌作用をもつということも併せて覚えておくとgood。

臭素も塩素同様に自己酸化還元反応を起こすが、その反応性は塩素より低い。

\[
Br_{2} + H_{2}O → HBr + HBrO
\]

I₂は常温常圧で固体であり、分子結晶を形成しているので基本的に水には溶けない。

ただし、ヨウ化カリウムKI水溶液ではI^–と反応してI₃^–となり、褐色の溶液になって溶解する。

\[
I^{-} + I_{2} ⇄ I_{3}^{-}（褐）
\]

※ハロゲン同士の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問７

【】に当てはまる用語を答えよ。

塩素の単体Cl₂を工業的に作る際は、NaOHの工業的製法である【１】を用いる。

【問７】解答/解説：タップで表示

解答：【１】陽イオン交換膜法

塩素の単体Cl₂を工業的に作る際は、NaOHの工業的製法である陽イオン交換膜法を用いる。

※陽イオン交換膜法について詳しくは【陽イオン交換膜法】水酸化ナトリウムの製法の仕組みや反応式などを参照

問８

【】に当てはまる用語を答えよ。

ハロゲンと水素から成る化合物を【１】という。

【問８】解答/解説：タップで表示

解答：【１】ハロゲン化水素

ハロゲンと水素から成る化合物をハロゲン化水素という。

※ハロゲン化水素について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問９

HF,HCl,HBr,HIを酸として強い順に並べよ。

【問９】解答/解説：タップで表示

解答：HI > HBr > HCl > HF

Point!

ハロゲン化水素のうち、フッ化水素HFだけは弱酸、その他は強酸となっている。

※ハロゲン化水素について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１０

【】に当てはまる用語を答えよ。

ハロゲン化水素のうち【１】だけは弱酸、その他は強酸である。

【問１０】解答/解説：タップで表示

解答：【１】フッ化水素HF

Point!

ハロゲン化水素のうち、フッ化水素HFだけは弱酸、その他は強酸となっている。

※ハロゲン化水素について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１１

【】に当てはまる用語を答えよ。

ハロゲン化物イオンと銀イオンの反応は生成物の色が特徴的で、AgClは【１】色、AgBrは【２】色、AgIは【３】色である。

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解答：【１】白【２】淡黄【３】黄

Ag⁺ + F^– → AgF
Ag⁺ + Cl^– → AgCl（白）
Ag⁺ + Br^– → AgBr（淡黄）
Ag⁺ + I^– → AgI（黄）

Point!

ハロゲン化物イオンと銀イオンの反応は、生成物の色が特徴的で出題されやすい。

※無機化学で頻出の色については無機化学の色まとめ（イオン/化合物（沈殿）/ハロゲンなど）を参照
※ハロゲン化水素について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１２

【】に当てはまる用語を答えよ。

ハロゲン化物イオンのうち、【１】のみCa²⁺と反応して【２】として沈殿する。

【問１２】解答/解説：タップで表示

解答：【１】フッ化物イオンF^–【２】フッ化カルシウムCaF₂

ハロゲン化物イオンのうち、フッ化物イオンのみCa²⁺と反応してフッ化カルシウムCaF₂として沈殿する。

\[
Ca^{2+} + 2F^{-} → CaF_{2}
\]

※ハロゲン化水素の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１３

【】に当てはまる用語を答えよ。

フッ化水素の水溶液であるフッ化水素酸は、【１】（主成分：SiO₂）を溶解させる。

【問１３】解答/解説：タップで表示

解答：【１】ガラス

フッ化水素HFの水溶液であるフッ化水素酸は、ガラス（主成分：SiO₂）を溶解させる。

\[
SiO_{2} + 6HF → H_{2}SiF_{6} + 2H_{2}O
\]

※ハロゲン化水素の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１４

【】に当てはまる用語を答えよ。

HClを実験室で作る際は塩化ナトリウムNaClに【１】を加えて加熱する。

【問１４】解答/解説：タップで表示

解答：【１】濃硫酸H₂SO₄

塩化水素HClを実験室で作る際は塩化ナトリウムNaClに濃硫酸H₂SO₄を加えて加熱する。

\[
NaCl + H_{2}SO_{4} → NaHSO_{4} + HCl
\]

この反応は揮発性酸遊離反応の一種である。

※揮発酸遊離反応について詳しくは揮発性酸遊離反応（原理・例・濃硫酸を使う理由など）を参照
※ハロゲン化水素の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

問１５

【】に当てはまる用語を答えよ。

酸素O原子を含む酸を【１】という。塩素はこの【１】の種類が多く、塩素酸HClO₃を基準として、酸素が1コ多いものを【２】、1コ少ないものを【３】、2コ少ないものを【４】という。酸としての強さは【５】が最も強い。

【問１５】解答/解説：タップで表示

解答：【１】オキソ酸【２】過塩素酸HClO₄【３】亜塩素酸HClO₂【４】次亜塩素酸HClO【５】過塩素酸HClO₄

塩素酸を基準として、酸素が1コ多いものを過塩素酸、1コ少ないものを亜塩素酸、２コ少ないものを次亜塩素酸という。

酸としての強さは過塩素酸が最も高く、酸化力はいずれのオキソ酸ももっている。

※オキソ酸について詳しくはオキソ酸（例・酸化力・一覧・強さ・構造・酸化数など）を参照
※ハロゲン化水素の反応について詳しくはハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法を参照

ハロゲン【高校化学・化学基礎一問一答】

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