入試に出るさらし粉の反応まとめ！半反応式の作り方や性質を理解するコツを紹介！

こんにちは。

意外とさらし粉について詳しく解説している参考書ってないんですよ。その割に高校化学でよく出てきます。

特に「アニリンとの反応」や「さらし粉が酸化剤としての酸化還元反応」などが時々大学受験で出題されます。

本記事では「そもそもさらし粉の正体って何なのか？」というところから、「さらし粉ではどのような反応式をかけるようにしなければならないのか」を徹底的にまとめて行きます。

入試問題を解いていく上で必ず必要になる知識ですので、ぜひきっちり身につけておいてください。

と思ってこられた方は、下の目次から「半反応式の作り方」を選んでジャンプしてみてください。

↓本記事の動画バージョンも作成してあります。読むのが面倒な人はこちら↓

さらし粉とは？正体を理解するために化学式を２倍せよ

さらし粉とは何か教科書で調べてみると以下のような書かれています。

さらし粉の定義を教科書で読んだとしても、いまいちピンとこないですよね。

さらし粉の化学式を見てもCaCl(ClO)・H₂Oを見てもピンとこないはずです。

そこで！！！

この化学式を２倍にしてみるとそのさらし粉の正体が分かります。じゃあ一緒にやっていきましょう。

両辺のイオンの数を倍にしてみます。

実はこれでかなりわかりやすくなりました。

CaCl₂・Ca(ClO)₂・2H₂O

これでこのさらし粉の正体がかなり見えやすくなりましたよね？

さらし粉は『塩化カルシウム』と『次亜塩素酸カルシウム』を混ぜ合わせた塩であると言う事が分かります。

さらし粉の性質

殺菌作用や漂白作用は高校科学では「酸化剤の作用」だと思ってください。

殺菌作用は「菌から電子を奪い取ること」です。漂白作用は「色素から電子を奪い取ること」です。

酸化剤は「相手を酸化する＝相手から電子を奪うもの」です。

さらし粉は殺菌作用があります。

さらし粉は先ほど複塩と説明しました。

さらし粉は「塩」です。つまり「イオン結晶」なんですよ。

さらし粉は塩でありイオン結晶ですので、水に溶かすと電離します。

だからさらし粉を水に溶かすと、Ca²⁺、Cl^–、ClO^–になります。

このうち、ClO^–（次亜塩素酸）が酸化力を持つのです。

この酸化力が強い『殺菌・漂白作用』を出すのです。

だからさらし粉はプールの洗い場での消毒に使われることが多いです！

高度さらし粉とは？

高度さらし粉とはさらし粉CaCl(ClO)・H₂OからCaCl₂を取り除いたものです。

CaCl₂・Ca(ClO)₂・2H₂O

これがさらし粉の本来の姿でした。

実はCaCl2って邪魔なんですよ。（この理由はすぐに解説するので読み進めてください）

だから邪魔なCaCl₂を取り除いたものを高度さらし粉と言います。

Ca(ClO)₂

が残ります。

これが高度さらし粉です。

普通のさらし粉は、CaCl₂とCa(ClO)₂の複塩です。

普通のさらし粉だとCaCl₂のせいでClO^–の酸化力が弱まってしまいます。

なぜCaCl₂はさらし粉にとって邪魔なのか？

塩化カルシウムCaCl₂は潮解性があります。

潮解性は下の画像のように、空気中の水分をどんどん吸着して水浸しにしてしまうのです。

塩化カルシウムの潮解性に関しては、「【乾燥剤】塩化カルシウムの性質から用法までが5分で分かる徹底解説！」で解説しています。

さらし粉の中のCaCl₂も潮解性により水を吸収します。

CaCl2が水を吸い込むことで、CaCl(ClO)は水に溶けてイオンになってしまいます。

ClO^–って弱酸のHClOが電離したものでもあります。

みなさん、思い出してください。

弱酸は100%電離していてはいけないんです。

一番わかりやすい弱酸といえば酢酸が思い出されますよね。

このような平衡状態になります。

まずは次亜塩素酸イオンの化学平衡状態の式を見てみましょう。

ちなみにさらし粉が水に溶けてイオン化した時が、以下のような状態になります。

ClO^–イオンが100%電離している状態になります。

これは弱酸としてはおかしな状態です。弱酸の場合は「電離していない状態」も存在しなければなりません。

弱酸は100%電離することはなく、右辺のClO^–しかない状態を許してくれません。

化学平衡では「左辺と右辺のどちらかの物質しかない状態」を許してくれないです。

したがって、化学平衡はClO^–を減らしてHClOを増加させる方向に進みます。

 

ルシャトリエの原理より左辺に平衡移動するので、ClO^–が現象してHClOが生成されます。

HClOは気体ですのでさらし粉の外へガンガン出ていきます。

だから、高度さらし粉はさらし粉からCaCl₂を取り除いたCa(ClO)₂なんです。

この流れはめちゃくちゃ大事です。

弱酸が完全電離している状態が「あれ、おかしい！」と言えるようになってください。

これができると化学平衡で非常に重要な「塩の加水分解」の理解も進みます。このようなルシャトリエの原理で考えられるように、ここまでの説明は友達に解説できるくらいになってください。

さらし粉の半反応式の作り方

先ほど話しました通り、さらし粉のCaCl(ClO)・H₂Oの中でもClO^–が酸化力を持ちます。

なので、半反応式もClO^–→Cl^–になるところから作っていきます。

ステップ１：左辺に反応物、右辺に生成物を書く

ステップ２：OとH以外の原子の数を合わせる

Clの数は両辺で等しいので、何もしない。

ステップ３：両辺で酸素が足りない辺にH₂Oを加える

ステップ４：両辺で水素が足りない辺にH⁺を加える

ステップ５：両辺の電荷をe^–で等しくする

このようにさらし粉の半反応式を作って行きます。

重要なのはさらし粉で酸化力を持つのは、電離した時に出てくるClO^–（次亜塩素酸イオン）であることです。

さらし粉で有名な反応

さらし粉に塩酸をぶっかけて塩素を生成する反応

さらし粉の化学反応で「塩素」の生成反応があります。

「さらし粉＋塩酸」で塩素が生成されるんですよね。

この反応を受験生の多くは丸暗記するものだと勘違いしています。

さらし粉と塩酸を加えて

ステップ１：さらし粉と塩化水素が弱酸遊離反応を起こして次亜塩素酸が発生する。

さらし粉に塩酸をかけると、HClOが出現します。

強酸ほど本来イオンであるべきです。だけど、Ca(ClO)2として次亜塩素酸カルシウムとして、次亜塩素酸がイオン化しているのです。

このように弱酸の次亜塩素酸イオンは分子の次亜塩素酸になり、塩化水素は塩化物イオンに変わります。

これは高校化学で非常に重要な反応であり、「弱酸遊離反応」です。詳しくは、「酸塩基『弱酸遊離反応』とは？ドラえもんに例えて覚える方法」の記事をご覧ください。

これでHCl（溶液）とHClO（弱酸遊離反応でできたもの）ができました。

CaCl(ClO)・H₂O＋HCl→CaCl₂+HClO+H₂O

残ったHClとHClOで酸化還元反応が起こります。

ステップ２：発生した次亜塩素酸と塩化水素が反応して塩素が発生する。

HClのClは酸化数-1、
HClOのClは酸化数+1

そしてこのとき、塩素で酸化数0はCl₂のみ。だから２つからCl₂が発生する反応を考えればいいのです。

（R）2Cl^–→Cl₂+2e^–
（O)2ClO^–4H⁺+2e^–→Cl₂+2H₂O

この２つの半反応式を足し合わせると、

2HCl+2HClO→2Cl₂+2H₂O

となる。

ステップ１とステップ２の化学反応式を足し合わせますと以下のようになります。

これは塩素の発生反応として重要な反応ではありますが、覚える必要性は０なんです。だから毎回ちゃんと作り出せるようにしておきましょう。

ちなみに、さらし粉と高度さらし粉の半反応式は同じです。

なぜなら、両方とも酸化力を持つのがClO^–なので反応自体はさらし粉も高度さらし粉も変わりません。。

アニリンの検出反応に使えるさらし粉

これもさらし粉の酸化力を用いた反応です。

さらし粉の酸化力でアニリンが反応して赤紫色に呈色するのです。

このような文章があれば、『アニリンあり』という風に構造決定でも決める事が出来ます！

 

かなり発展的な内容になり、覚える必要は全くないんですが、

アニリンとさらし粉を反応させると赤紫色になるのは、プソイドモーベインという下のような構造を持つ化合物が生成するからです。

この構造が赤紫色に呈色するのです！

まとめ

どうでしたか？案外さらし粉って重要な鍵を握っているし、今回の事が分かればさらし粉の反応、性質、など分かってくるのではないでしょうか？

最後まで読んでいただきありがとうございました！