【高校化学】水酸化鉄（Ⅲ）のコロイド溶液の透析実験について解説！化学反応式や原理など

入試問題でよく見る、水酸化鉄の透析の実験。

なんとなく丸暗記でカバーしていますが、その実験原理を理解している人は少ないですよね。

今回は水酸化鉄（Ⅲ）のコロイド溶液の透析実験について、原理などをわかりやすく解説していきたいと思います。

入試に出題される部分を絞って解説していきますので、ぜひ最後までご覧ください。

⭐︎  水酸化鉄（Ⅲ）のコロイド溶液の作り方

水酸化鉄（Ⅲ）は高校化学において、最も有名なコロイド粒子の一つです。

水酸化鉄（Ⅲ）の製法は、しっかりと入試において暗記しておく必要があります。

水酸化鉄（Ⅲ）生成の化学反応式は以下の通りです。

FeCl3    ＋　3 H2O       →       Fe(OH)3      ＋　3 HCl

これをしっかり確認した上で、実験の流れについて順番にみていきましょう。

⭐︎ 水酸化鉄（Ⅲ）の透析実験

透析とは、粒子の大きさの違いを利用して、半透膜で不純物を取り除くことをいいます。

コロイドは一般的なイオンなどよりも大きい粒子ですので、半透膜を通過することができません。

これを踏まえて、水酸化鉄（Ⅲ）の実験の流れを確認していきましょう。

①  ビーカーで水酸化鉄（Ⅲ）のコロイド粒子を作る

先述の化学反応式で、水酸化鉄（Ⅲ）のコロイド粒子を作ります。

このとき化学反応が終わったビーカーの中には、（過不足がないと仮定すると）Fe(OH)3のコロイド粒子と、電離した水素イオンと塩化物イオンが存在している状態になっています。

② 反応が終了したビーカーを、水に浸した半透膜の中に注ぐ

①で生成したビーカーの中身を、下の図のようになっているビーカーの半透膜の中に全て注ぎ込みます。

このまましばらく放置しておくと、

Fe(OH)3はコロイド粒子なので、半透膜を通過できず、膜の中に留まっています。

電離している水素イオンと塩化物イオンは半透膜を通過できるので、この2つのイオンは膜の外に出ていきます。

しばらく放置した後の実験装置は下の図のようになります。

これが水酸化鉄（Ⅲ）の透析の大まかな流れです。

⭐︎ 実験のポイント

ここで押さえておくべきポイントは2つです。

ポイント①  膜の外に水素イオンがある＝膜の外は酸性である

膜の外は水素イオンがありますので、酸性になります。

メチルオレンジやpH試験紙、リトマス紙などで膜の外の液性を調べる記述が入試ではみられます。

各種試験紙の色はしっかりと答えられるようにしておきましょう。

ポイント②  膜の外に塩化物イオンがある＝硝酸銀で白色沈澱ができる

塩化物イオンが膜の外にあるので、硝酸銀を膜の外に加えれば、AgClの白色沈殿が生成します。

沈澱の色や沈澱の化学式は問われやすいです。

そのほかにも、膜の外が酸性であることからpHを計算する問題なども出題されますので、しっかりと対応できるようにしておきましょう。

⭐︎ まとめ

水酸化鉄（Ⅲ）生成の化学反応式は以下のとおり。

FeCl3    ＋　3 H2O       →       Fe(OH)3      ＋　3 HCl

水酸化鉄（Ⅲ）を生成し、ビーカーの中身を透析すると、

水酸化鉄（Ⅲ）はコロイド粒子なので半透膜の内側に、水素イオンと塩化物イオンが半透膜の外に存在するようになる。

化学の偏差値10アップを目指して、頑張りましょう。

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