ミニテスト

「金属の性質・イオン化傾向」ミニテスト10問 — 苦手克服トレーニング

金属の一般的性質やイオン化傾向は、物化で頻出のテーマです。イオン化列の順番、腐食、不動態、合金の知識を10問でチェックしましょう!

ミニテスト 10問

問1

金属の一般的性質として、誤っているものはどれですか。

(1)熱や電気の良導体である
(2)展性・延性がある
(3)金属光沢をもつ
(4)一般に密度が小さく、水に浮く

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正解:(4)

金属は一般に密度が大きく(重く)、水に沈みます。例外的にリチウム・ナトリウム・カリウムなどのアルカリ金属は水より軽いですが、「一般に水に浮く」は誤りです。(1)〜(3)は金属の三大特性として正しいです。

問2

次のイオン化傾向の大きい順として、正しいものはどれですか。

(1)K > Ca > Na > Mg > Zn > Fe > Cu > Au
(2)Na > K > Ca > Fe > Zn > Mg > Cu > Au
(3)K > Na > Ca > Mg > Zn > Fe > Cu > Ag
(4)Ca > K > Na > Fe > Mg > Cu > Zn > Au

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正解:(1)

イオン化傾向の覚え方は「貸そうかな まあ当てにするな ひどすぎる借金」:K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au。(3)はNaとCaの順が逆です。

問3

鉄のさび(腐食)について、正しいものはどれですか。

(1)乾燥した空気中では鉄はすぐにさびる
(2)酸素と水分が共存する環境で腐食が進行する
(3)鉄にアルミニウムを接触させると鉄の腐食が防止される
(4)塩分は腐食に影響しない

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正解:(2)

鉄の腐食には酸素と水分の両方が必要です。乾燥した空気中ではさびにくく、(1)は誤り。(3)のアルミニウムはイオン化傾向が鉄より大きいので、アルミニウム側が先に腐食されます(犠牲防食ではなく逆にアルミが犠牲になる)。(4)塩分があると腐食は促進されます(海水付近で鉄がさびやすいのはこのため)。

問4

「不動態」について、正しいものはどれですか。

(1)アルミニウム・鉄・ニッケルなどが濃硝酸に触れると表面に酸化被膜ができ、それ以上溶けなくなる状態
(2)すべての金属は濃硝酸に溶けないので不動態という
(3)不動態は希硝酸に触れたときに生じる
(4)銅は不動態をつくる代表的な金属である

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正解:(1)

不動態をつくるのはアルミニウム(Al)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、コバルト(Co)など。濃硝酸の強い酸化力で表面に緻密な酸化被膜ができ、内部が保護されます。銅は不動態をつくりません(希硝酸にも濃硝酸にも溶けます)。酸化被膜の原理は酸化と還元の解説も参考になります。

問5

異なる2種類の金属を電解質溶液中で接触させると、一方の金属の腐食が促進されることがあります。この現象を何といいますか。

(1)電気分解
(2)ガルバニ腐食(異種金属接触腐食)
(3)不動態化
(4)合金化

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正解:(2)

異種金属を接触させると、イオン化傾向の大きい方の金属が優先的に腐食されます。これをガルバニ腐食(異種金属接触腐食)といいます。例えば鉄と銅を接触させると、イオン化傾向の大きい鉄のほうが腐食されやすくなります。電気と金属の関係は静電気と電気の基礎の解説もあわせてどうぞ。

問6

水と激しく反応する金属として、正しいものはどれですか。

(1)金(Au)
(2)銅(Cu)
(3)ナトリウム(Na)
(4)鉄(Fe)

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正解:(3)

イオン化傾向が非常に大きいナトリウム(Na)やカリウム(K)は、常温の水と激しく反応して水素を発生します。2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑。金や銅はイオン化傾向が小さく水とは反応しません。鉄は常温の水とはほとんど反応しません。ナトリウムやカリウムは危険物では第3類(禁水性物質)に分類されています。

問7

合金の組み合わせとして、誤っているものはどれですか。

(1)青銅(ブロンズ) — 銅と錫(スズ)の合金
(2)黄銅(真ちゅう) — 銅と亜鉛の合金
(3)ステンレス鋼 — 鉄にクロムやニッケルを加えた合金
(4)ジュラルミン — 鉄にマンガンを加えた合金

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正解:(4)

ジュラルミンはアルミニウムに銅・マグネシウムなどを加えた軽合金です。「鉄にマンガン」は誤り。(1)青銅=Cu+Sn、(2)黄銅=Cu+Zn、(3)ステンレス=Fe+Cr(+Ni)は全て正しい定番の合金です。

問8

イオン化傾向が水素(H)より小さい金属の組み合わせとして、正しいものはどれですか。

(1)銅、銀、金
(2)鉄、ニッケル、銅
(3)アルミニウム、亜鉛、鉄
(4)ナトリウム、カルシウム、マグネシウム

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正解:(1)

イオン化列でH(水素)より右側、つまりイオン化傾向が小さいのは Cu、Hg、Ag、Pt、Au です。これらは希塩酸や希硫酸に溶けません。(2)の鉄とニッケルはHより左なので溶けます。(3)(4)はすべてHより左の金属です。

問9

トタン(亜鉛めっき鉄板)に傷がついた場合の腐食について、正しいものはどれですか。

(1)傷から鉄が腐食される
(2)亜鉛が優先的に腐食され、鉄は保護される
(3)亜鉛と鉄が同時に腐食される
(4)めっきが傷ついても腐食は起こらない

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正解:(2)

亜鉛(Zn)は鉄(Fe)よりイオン化傾向が大きいため、傷がついても亜鉛が先にイオンとなって溶け出し、鉄を保護します(犠牲防食)。これがトタンのメリットです。逆にブリキ(スズめっき鉄板)は、傷がつくと鉄のほうが優先的に腐食されます。

問10

金属の性質について、正しいものはどれですか。

(1)融点が最も高い金属はタングステン(W)である
(2)電気伝導性が最も高い金属は金(Au)である
(3)すべての金属は常温で固体である
(4)密度が最も大きい金属はアルミニウム(Al)である

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正解:(1)

タングステン(W)の融点は約3,422℃で金属中最高です。(2)電気伝導性が最も高いのは銀(Ag)です(銅>金の順)。(3)水銀(Hg)は常温で液体です。(4)アルミニウムは軽金属の代表で密度は小さいです(密度が大きいのはオスミウムやイリジウムなど)。

まとめ

  • イオン化列:K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>…>Cu>Ag>Au(「貸そうかな〜」)
  • 不動態:Al・Fe・Ni+濃硝酸で酸化被膜(銅は不動態にならない)
  • 犠牲防食:トタン=Znが犠牲 / ブリキ=傷で鉄が腐食
  • 水銀は常温で唯一の液体金属、電気伝導率No.1は

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