理科 第2章
化学
要点編
質量保存・中和・気体の実験
ここは参考書パート（要点編）です。市販参考書と同じく「読んで理解 → 例題で流れを追う → チェック」の順で進めてください。理解チェックができたら問題編へ。
① この章のねらい
化学では、物質を粒子で捉え、変化の前後で何が保存されるかを考える。物質の性質は観察・実験結果から判断し、化学式と反応式で表す。化学変化では原子の種類と数が保存される。気体は発生方法、集め方、性質を一組で覚える。
- 純物質・混合物を区別できる
- 原子・分子・イオンの違いを説明できる
- 化学式を正確に読める
- 化学反応式の係数をそろえられる
- 質量保存を計算に使える
- 代表的な気体を区別できる
② 重要ポイント（本文）
1.物質の分類
一種類の物質だけからなるものを純物質という。純物質は単体と化合物に分かれる。複数の物質が混じる混合物は成分の性質を保つ。
2.分離の操作
ろ過は液体と溶けない固体を分ける。蒸留は沸点の違いを利用して液体を分ける。再結晶は温度による溶解度の差を利用する。
3.原子と元素
原子は物質をつくる基本の粒子である。元素は原子の種類を表す。元素記号の大文字・小文字は区別して書く。
4.分子と化学式
分子は複数の原子が結び付いた粒子である。H₂Oの右下の2は水素原子が二個あることを表す。係数は分子全体の個数を表し、右下の数字とは意味が違う。
5.化学変化
化学変化では物質をつくる原子の結び付き方が変わる。反応前後で原子の種類と数は変わらない。色、発熱、気体、沈殿は変化の手掛かりになる。
6.化学反応式
化学反応式は反応物を左、生成物を右に書く。原子数が左右で等しくなるよう係数を付ける。化学式の右下の数字を変えてはいけない。
7.質量保存
密閉した容器では反応前後の全体の質量は等しい。気体が出入りする開放系では測定値が変わることがある。減ったように見えるときは気体の逃げを考える。
8.酸素
酸素はものを燃えやすくする助燃性をもつ。火のついた線香を入れると炎を上げて燃える。水上置換法で集められる。
9.二酸化炭素
二酸化炭素は石灰水を白く濁らせる。空気より重く、水に少し溶ける。下方置換法で集めることができる。
10.水素
水素は最も軽い気体で水に溶けにくい。火を近づけるとポンという音を立てて燃える。発生時は空気を十分に追い出してから調べる。
11.金属の性質
金属には磨くと光る、電気や熱を通しやすい、たたくと広がるなどの共通した性質がある。金属ごとに密度、硬さ、さびやすさは異なる。鉄、銅、アルミニウムの用途はこれらの性質と関係する。合金は複数の金属などを混ぜ、元の金属と異なる性質を得た材料である。
12.水溶液と溶解度
水溶液は溶質が溶媒に均一に溶けた液体である。一定量の水に溶ける物質の最大量は温度で変わることがある。飽和水溶液を冷やして結晶を取り出す操作を再結晶という。溶けた量と残った固体を混同しないよう、温度と水の量を必ず確認する。
13.酸化と還元
酸化は物質が酸素と結び付く変化として学ぶ。還元は酸化物から酸素が取り去られる変化である。銅の酸化と酸化銅の還元では、色の変化と質量変化を粒子の組み替えで説明する。酸素の移動を矢印で追うと二つの変化を区別しやすい。
14.化学変化と熱
化学変化では熱を出す反応と熱を吸収する反応がある。発熱・吸熱は温度変化を測定して判断する。温度が変わっても、密閉系での質量保存は成り立つ。実験器具に残る物質や外部との熱の出入りを考察で区別する。
③ 公式・用語
| 名称 | 内容 | メモ |
|---|---|---|
| 質量保存の法則 | 反応前の全体の質量 = 反応後の全体の質量 | — |
| 水の電気分解 | 2H₂O → 2H₂ + O₂ | — |
| 炭酸カルシウムの熱分解 | CaCO₃ → CaO + CO₂ | — |
| 酸化マグネシウム | 2Mg + O₂ → 2MgO | — |
用語集
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 純物質 | 一種類の物質だけからなる物質。 |
| 単体 | 一種類の元素からなる純物質。 |
| 化合物 | 二種類以上の元素からなる純物質。 |
| 混合物 | 複数の物質が混じったもの。 |
| 原子 | 物質をつくる基本の粒子。 |
| 分子 | 原子が結び付いた粒子。 |
| 化学式 | 元素記号で物質を表した式。 |
| 沈殿 | 水溶液中に生じる溶けにくい固体。 |
| 溶質 | 液体に溶ける物質。 |
| 溶解度 | 一定条件で溶ける最大量。 |
④ 解法・読み方の手順
反応式をつくる手順
- 反応物と生成物の化学式を書く。
- 左右の原子数を元素ごとに数える。
- 係数だけを最小整数比でそろえる。
気体の識別手順
- 発生方法と集め方を確認する。
- 検出法を安全に行う。
- 結果を気体の性質と結び付ける。
記述問題の手順
- 問われた語を丸で囲む。
- 観察事実、原理、結論の順に根拠をつなぐ。
- 単位・向き・条件を見直してから書く。
⑤ 図解
【粒子】原子 ○ ○ が結合 → 分子 ○─○ 化学変化では結合が組み替わり、原子は保存される。
【気体の集め方】水に溶けにくい→水上置換 空気より軽い→下方置換、重い→上方置換。
⑥ 例題（読んで流れを追う）
ここは「解く」より「途中式と根拠を追う」ための例です。演習は問題編で。
10gのAと6gのBが密閉容器で完全に反応した。生成物の質量は。
考え方・途中式
質量保存より10+6=16。気体も容器内に残るので16g。
答え：16g
反応前が25g、反応後に測った固体が17gだった。逃げた気体の質量は。
考え方・途中式
全体の減少分=25-17=8。開放系で8gの気体が逃げたと考える。
答え：8g
2H₂O → 2H₂ + O₂で、水分子4個から酸素分子は何個できるか。
考え方・途中式
式では水2個から酸素1個。4個は2倍なので1×2=2個。
答え：2個
酸素を確認する方法を答えなさい。
考え方・途中式
酸素は助燃性をもつ。燃えたことではなく、燃え方を記録する。
答え：火のついた線香を入れ、炎を上げて燃えることを確かめる。
水素を水上置換で集める理由を答えなさい。
考え方・途中式
水上置換は水に溶けにくく、水と反応しにくい気体に使う。
答え：水に溶けにくいから。
この章の実験・計算で、答えだけでなく途中の根拠を書く必要がある理由を答えなさい。
考え方・途中式
条件を確認→使う法則を式または文で書く→数値を代入→単位付きの結論、の順に残す。
答え：用いた法則、条件、単位が正しいことを示し、計算や考察を検証できるようにするため。
⑦ 入試・テストでの使い方
外部過去問（JS88・リセマム等）の使い分けは過去問・外部資料ガイドを参照。
- 実験器具の操作は目的とセットで問われる。
- 反応式は元素ごとに原子数を数えて検算する。
- 質量問題では密閉か開放かを最初に見る。
- 気体の性質は検出法まで書けるようにする。
- 化学式の係数と右下の数字を明確に区別する。
- 複数の資料は、同じ条件で比較できるかを確認してから根拠にする。
- 記述では結論だけでなく、現象を説明する語句を一つ以上入れる。
- science005net「酸アルカリ・イオン」→本アプリ⑦中和計算。
- ⑤基本：005net基本問題 ⑥標準：005net標準 ⑦応用：JS88＋本アプリ
- 理科の学習（005net）で基本→標準を章ごとに
⑧ よくあるミス
- 混合物を化合物とする。
- 係数を変えず右下の数字を変える。
- ろ紙を漏斗の縁より高く置く。
- 気体が逃げた開放系で質量保存を機械的に使う。
- 酸素を可燃性とする。
- 二酸化炭素を水上置換で必ず集めるとする。
- 水素の点火を空気が残る状態で行う。
- 石灰水の変化を青色とする。
- 実験で変えた条件と、そろえた条件を混同する。
- 数値の計算結果に単位や有効な条件を書かない。
⑨ 理解チェック
口頭でもノートでもよいので、全部言えたら問題編へ。
- 純物質と混合物を区別できる
- ろ過と蒸留の目的を言える
- 原子と分子を区別できる
- 化学式の数字を読める
- 反応式で係数をそろえられる
- 質量保存の条件を説明できる
- 酸素の検出法を言える
- 二酸化炭素の検出法を言える
- 水素の性質を言える
- 安全な実験操作を説明できる
- 実験の対照を説明できる
- 計算の式・代入・単位を順に書ける