アルカリ土類金属｜高校化学

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「化学」の内容 (3) ア (ｱ) ㋐「典型元素」。
内容の取扱いは「性質が類似する同族元素の単体や化合物を中心に扱うこと」を求めており、
解説はアルカリ土類金属としてマグネシウム、カルシウム、バリウムを取り上げるとしている。

0. どういう論点か

2 族＝アルカリ土類金属。2 価の陽イオンになります。
この範囲の出題は、ほぼ 「マグネシウムだけが違う」 で説明がつきます。

	Mg	Ca・Sr・Ba
常温の水との反応	しない（熱水とは反応）	する
硫酸塩	水に溶ける	溶けない
炭酸塩	溶けない	溶けない
炎色反応	示さない	Ca 橙赤・Sr 紅・Ba 黄緑

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

マグネシウムは炎色反応を示さない（Ca・Sr・Ba は示す）
硫酸バリウムは溶けない（X 線造影剤に使えるのはこのため）
石灰水が白く濁るのは炭酸カルシウム、さらに吹き込むと溶けるのは炭酸水素カルシウム

1. 単体と酸化物

根拠: 学習指導要領化学-(3)-ア-(ア)-㋐

カルシウムの単体を水に入れるとどうなる？

常温で反応して水素を発生する

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

マグネシウムは常温の水と反応する？

しない（熱水とは反応する）

同じ 2 族でも、ここだけ性質が違う。

マグネシウムを空気中で燃やすとどうなる？

強い光を出して燃え、酸化マグネシウムになる

還元されにくい酸化物で、融点が非常に高い。

酸化カルシウム（生石灰）に水を加えるとどうなる？

発熱して水酸化カルシウム（消石灰）になる

CaO + H₂O → Ca(OH)₂。乾燥剤にも使われる。

水酸化カルシウムの水溶液を何という？液性は？

石灰水。塩基性

二酸化炭素の検出に使う。

2. 炭酸カルシウムをめぐる反応

根拠: 学習指導要領化学-(3)-ア-(ア)-㋐

白く濁って、さらに吹き込むと澄む——この往復が最頻出です。
濁るのは溶けない炭酸カルシウム、澄むのは溶ける炭酸水素カルシウムになるからです。

石灰水に二酸化炭素を吹き込むと白く濁るのはなぜ？

溶けにくい炭酸カルシウムが生じるから

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

白く濁った液にさらに二酸化炭素を吹き込むと、どうなる？

溶けて再び澄む

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂（炭酸水素カルシウムは水に溶ける）。

鍾乳洞ができるのは、どの反応によるか？

石灰岩が二酸化炭素を含む水に溶ける反応

洞内で逆反応が起これば、炭酸カルシウムが再び析出して鍾乳石になる。

炭酸カルシウムを強く熱するとどうなる？

分解して酸化カルシウムと二酸化炭素になる

CaCO₃ → CaO + CO₂。セメントや生石灰の製造に使う。

炭酸カルシウムに塩酸を加えるとどうなる？

二酸化炭素が発生する

実験室で二酸化炭素を作る方法。

3. 硫酸塩とその利用

根拠: 学習指導要領化学-(3)-ア-(ア)-㋐

硫酸カルシウム二水和物（セッコウ）を加熱すると何になる？

焼きセッコウ（半水和物）

水を加えると固まる性質があり、型取りや建材に使う。

硫酸バリウムが X 線造影剤に使えるのはなぜ？

水にも酸にもほとんど溶けず、体内に吸収されないから

バリウムイオン自体は有毒だが、溶けないので害が出ない。

硫酸マグネシウムは水に溶ける？

溶ける

同じ 2 族でも Ca・Sr・Ba の硫酸塩は溶けない。

Ca・Sr・Ba の炎色反応の色は？

Ca：橙赤、Sr：紅（深赤）、Ba：黄緑

Mg だけが炎色反応を示さない。

硬水とは、どんな水か？

カルシウムイオンやマグネシウムイオンを多く含む水

セッケンが泡立ちにくくなる。