理科 第2章
化学
解説編
質量保存・中和・気体の実験
① 導入
問題編の解答と要点解説です。途中式・根拠を省略せず確認してください。
② 基本概念
問題編の基本概念を参照。
③ 図解
問題編の図解を参照。
④ 例題 解説
例1 電気分解の陰極側の気体
答え:水素。陰極では水素、陽極では酸素が発生する。
例2 水素と酸素の体積比
答え:20 mL。水素:酸素=2:1なので、酸素10 mLなら水素は20 mL。
例3 鉄と硫黄の反応
答え:5.5 g。密閉しているので、3.5 g+2.0 g=5.5 gのまま保存される。
⑤ 基本問題 解説
4 二酸化炭素の確認
答え:石灰水が白くにごる。二酸化炭素と石灰水の反応で白色の物質が生じる。
5 酸素の確認
答え:線香が激しく燃える。酸素には物を燃えやすくする性質がある。
6・7 中和
答え:中和。できる物質は塩と水。黄色の酸性から緑色の中性へ変化した。
4 中和の要点
答え:酸とアルカリが反応して塩と水ができる中和。BTB溶液が緑色なら中性付近である。
8 加熱による質量変化
答え:1.8 g。5.0 g-3.2 g=1.8 gが気体などとして出た。
⑥ 標準問題 解説
9・10 開放系と密閉系の質量
答え:出た気体は二酸化炭素、密閉時は40.0 g。開放時の3.3 g減少はCO₂が逃げたため。
7 気体の発生の調べ方
答え:二酸化炭素は石灰水を白くにごらせ、酸素は火のついた線香を激しく燃やす。気体ごとに決まった確認法を使う。
11・12 気体の性質と体積比
答え:水素、2:1。マッチでポンと音を立てるのは水素である。
9 金属の性質でないもの
答え:a(こわれやすい陶器と同じ)
⑦ 応用・入試形式 解説
13 H⁺の物質量
答え:0.005 mol。n=C×V=0.20 mol/L×0.025 L=0.005 mol(5×10⁻³ mol)。
14 中和に必要な体積
答え:20 cm³。中和ではH⁺とOH⁻の物質量が等しくなるので、V=n÷C=0.005 mol÷0.25 mol/L=0.02 L=20 cm³。
15 表から読み取る開放系での気体の質量
答え:1.8 g。表の反応前63.0 g-反応後61.2 g=1.8 g。発生した二酸化炭素が容器の外へ逃げた分だけ質量が減っている。
16 密閉系での質量
答え:63.0 g。問題15の逃げた気体1.8 gを、密閉していれば容器内に残るはずの質量として反応後の61.2 gに足すと、61.2 g+1.8 g=63.0 g(=反応前と同じ)。密閉容器では発生した気体が外へ出られないため、質量保存の法則により反応前後で全体の質量は変わらない。
⑧ 確認テスト 解説
確認1 水の電気分解(H₂:O₂=2:1)
答え:16 mL。酸素8 mLに対し水素はその2倍なので 8×2=16 mL。
確認2 開放系での質量の減少
答え:2.6 g。12.0 g-9.4 g=2.6 g。気体などが外へ出た分だけ質量が減る。
確認3 CO₂の確認
答え:石灰水。二酸化炭素は石灰水を白くにごらせる。
確認4 密閉容器での中和
答え:20 g。密閉系では質量保存の法則より 8.0+12.0=20 g のまま変わらない。
⑨ 完全解説
間違えた問題は解き直しマークを付け、翌日もう一度解こう。