理科 第2章
化学
問題編
質量保存・中和・気体の実験
① 導入
反応前後の質量、気体の性質、水の電気分解、中和を実験結果から判断する。
導入→概念→例題→基本→標準→応用・入試形式→確認テスト。答えはタップ／入力で自動保存。
② 基本概念
- 化学変化では原子の種類と数の合計は変わらない
- 質量保存：閉じた容器では反応前後の全質量は等しい
- 酸＋アルカリ→塩＋水、中性はBTB溶液が緑色
- 水の電気分解では水素：酸素＝2：1（体積比）
③ 図解
水の電気分解（うすい水酸化ナトリウム水溶液）
(-)陰極 (+)陽極
[H2 20 mL] [O2 10 mL]
│ │
└────── 水溶液 ──────┘
気体の確認：CO2 → 石灰水が白くにごる
O2 → 火のついた線香が激しく燃える④ 例題
図の陰極側で集まった20 mLの気体は何か。
陽極側が10 mLなら、陰極側は何mLになるか。
ふたをしたフラスコ内で、鉄3.5 gと硫黄2.0 gを反応させた。反応後の中身全体の質量は何gか。
⑤ 基本問題
二酸化炭素を石灰水に通すとどうなるか。
酸素を集めた試験管に火のついた線香を入れるとどうなるか。
うすい塩酸20 cm³をBTBで黄色にした。うすい水酸化ナトリウム水溶液を20 cm³加えると緑色になった。この反応を何というか。
上の中和でできる物質を「塩」ともう一つ答えよ。
炭酸水素ナトリウム5.0 gを加熱し、残った固体が3.2 gだった。発生して外へ出た気体などの質量は何gか。
⑥ 標準問題
ふたをしない容器で、炭酸カルシウム10.0 gと塩酸30.0 gを反応させた。反応後の容器・中身は36.7 gだった。反応前の全質量40.0 gとの差3.3 gは主に何が出たためか。
問題9を密閉して測れば、反応後の全質量は何gになるか。
水素が入った試験管の口に火のついたマッチを近づけると「ポン」と音がした。この気体は何か。
水素4 cm³と酸素2 cm³を完全に反応させると、反応する体積比H₂:O₂は何:何か。
⑦ 応用・入試形式
0.20 mol/Lの塩酸25 cm³に含まれるH⁺は何molか。
問題13のH⁺をちょうど中和するのに、0.25 mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液は何cm³必要か。問題13で求めたmol数を使って求めなさい。
| 反応前の質量 | 反応後の質量 | |
|---|---|---|
| 開放容器（石灰石5.0 g＋うすい塩酸） | 63.0 g | 61.2 g |
上の表は、ふたをしない容器で石灰石5.0 gにうすい塩酸を加えて反応させたときの質量の記録である。発生して逃げた気体（二酸化炭素）の質量は何gか。表の反応前・反応後の質量の差から求めなさい。
問題15と同じ反応をふたをした密閉容器で行うと、反応後の容器全体の質量は何gになるか。問題15で求めた気体の質量を使って求め、またそう考えられる理由を、法則名を用いて40字程度で説明しなさい。
⑧ 確認テスト
制限時間：15分。反応前後で「容器を含む全体」を見る。
確認16: 水の電気分解で、酸素8 mLに対する水素は何mLか。
確認17: 12.0 gの物質が反応後9.4 gになった。外へ出た質量は何gか。
確認18: CO₂を確認する試薬は何か。
確認19: 8.0 gの酸と12.0 gのアルカリを密閉容器で中和した。反応後の全質量は何gか。
⑨ 完全解説
解答・解説は解説編を参照してください。