理科 第7章
化学変化と原子・分子
要点編
【既習／完成／最低25問】反応式・質量保存。
① この章のねらい
ここでは、水素と酸素が水になる反応と、密閉容器での質量変化を例にします。化学反応式では係数だけを変え、原子の数を左右でそろえます。
- 原子と分子を区別して説明できる
- 化学反応式の係数を原子数の保存で決められる
- 質量保存の法則を密閉・開放で正しく使える
- 水の電気分解の粒子数の関係を説明できる
② 図と説明
下の図を順に見てください。各図の下に、その図の読み方を書いてあります。
図 1. 質量保存
密閉系では前後で等しい。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
右下の数字は変えない
H₂やO₂の右下は分子の決まりです。そろえるときは手前の係数だけを変えます。水なら2H₂＋O₂→2H₂Oです。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 2. 反応式の係数
原子の数が左右で等しい。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
左右で原子を数える
左のHは4個、Oは2個。右もH4個・O2個になるように係数を決めます。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 3. 原子・分子の見方
粒子のモデルで変化を追う。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
密閉なら質量は変わらない
10 gと6 gが完全に反応すれば全体は16 gのままです。原子が容器の外へ出ないからです。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
③ 続きの説明
4. 開放では気体の出入りを見る
気体が発生して逃げると見かけの質量は減ります。法則が破れたのではなく、測っている範囲が変わっただけです。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
受験で押さえる（この章）
語呂は「音↔記号↔意味」の対応表まで書いて初めて覚え方が完成する。そのあと実験・計算の文脈で使う。
覚え方元素・化学の語呂1 1〜10（水兵リーベ僕の船）
正本「水兵リーベ僕の船」。水＝H／兵＝He／リーベ＝Li・Be／僕＝B・C／の＝N・O／船＝F・Ne。塊で指差し確認する（音節1対1版は使わない）。
覚え方元素・化学の語呂2 11〜20（名前があるシップスクラークか）
正本「名前があるシップスクラークか」。名前が＝Na・Mg／ある＝Al／シップス＝Si・P・S／クラーク＝Cl・Ar・K／か＝Ca。七曲がり版と混ぜない。
覚え方元素・化学の語呂3 希ガス（変なねーちゃん歩いてくると奇声を連発）
「変なねーちゃん歩いてくると奇声を連発」。変な＝He／ねーちゃん＝Ne／歩いて＝Ar／くると＝Kr／奇声を＝Xe／連発＝Rn。
覚え方元素・化学の語呂4 ハロゲン（ふっくら周囲暖かい）
「ふっくら周囲暖かい」。ふっくら＝F・Cl／周囲＝Br・I／暖かい＝At。陰イオンになりやすい族としてまとめて覚える。
覚え方元素・化学の語呂5 1族（は！リッチな彼女がルビーをせしめてフランスへ）
「は！リッチな彼女がルビーをせしめてフランスへ」。H・Li・Na・K・Rb・Cs・Fr（アルカリ金属＋水素）。
覚え方元素・化学の語呂6 2族（ベルとマグカップをCarryするならバッグが楽勝）
「ベルとマグカップをCarryするならバッグが楽勝」。Be・Mg・Ca・Sr・Ba・Ra（アルカリ土類金属）。
覚え方元素・化学の語呂7 イオン化傾向（貸そうかな？まあ、あてにすんなひどすぎる借金）
「貸そうかな？まあ、あてにすんなひどすぎる借金」。K＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Au。左ほどイオン化しやすい。
覚え方元素・化学の語呂8 両性元素（ああすんなり溶けてゆく）
「ああすんなり溶けてゆく」。Al・Zn・Sn・Pb。酸にもアルカリにも溶ける。
覚え方元素・化学の語呂9 不溶性硫酸塩（硫酸塩は馬鹿なやつ）
「硫酸塩は馬鹿なやつ」。Ba・Ca・Pbの硫酸塩は溶けにくい（沈殿判定の定番）。
覚え方元素・化学の語呂10 脂肪酸（パスなくて降りれん）
「パスなくて降りれん」。パス＝パルミチン酸・ステアリン酸（二重結合なし）／降りれん＝オレイン酸・リノール酸・リノレン酸（二重結合あり）。
必暗元素記号・化合物（この章で使う）
対応表で順番を固めたら、記号→名前→典型的な文脈（発生・検出・性質）の三点セットで使う。
- H（水素）気体の発生・燃焼
- He（ヘリウム）希ガス
- Li（リチウム）アルカリ金属
- Be（ベリリウム）中学で頻出の元素記号
- B（ホウ素）中学で頻出の元素記号
- C（炭素）有機物・二酸化炭素
- N（窒素）空気の約8割
- O（酸素）燃焼・呼吸
- F（フッ素）中学で頻出の元素記号
- Ne（ネオン）希ガス
- Na（ナトリウム）食塩 NaCl
- Mg（マグネシウム）燃焼実験
- H2O（水）酸化水素
- CO2（二酸化炭素）石灰水を白濁
- O2（酸素）燃焼を助ける（助燃性）。酸素自体は燃えない
- H2（水素）可燃性。空気・酸素との混合気体が爆鳴気
- N2（窒素）空気の主成分
- NH3（アンモニア）水に溶けやすい・上方置換
- HCl（塩化水素）気体は塩化水素。水溶液は塩酸（酸性）
- NaCl（塩化ナトリウム）食塩
覚え方この章の覚え方・語呂
語呂は「何と何が対応するか」が見えて初めて使える。下の矢印の左右を声に出してつなぐ。そのあと「なぜその性質／公式になるか」まで言える状態にする。
必暗実験定石
変えた条件・そろえた条件・測定値を先に書く。覚え方より手順が本命。手順を言えたら「なぜその集め方／検出か」を一言添える。
- マグネシウム燃焼試料は酸素と結び付き質量が増える。系全体の保存は密閉で確認／試料増と系全体保存を混同しない
- 酸化銅の還元水素（または炭素）で還元。加熱終了前に導管を抜く→火を消す（逆流防止）／質量変化を記録。銅の再酸化にも注意
戦い方理科の戦い方
知識で得点を確保し、計算・考察に時間を残す。単位を先に固定する。わからない用語は、定義→例→対比の順で戻す。
- 手順知識問題で得点を確保し、計算・実験考察に時間を残す
- 手順実験問題は「何を変えたか／何をそろえたか／何を測ったか」を先に書く
- 手順単位・有効数字・グラフの軸を見直す。計算は式を残す
- 手順生物・地学の用語は定義を一文で言えるかだけ確認して次へ
- 手順毎日15分：学習中の単元の「受験で押さえる」を音読＋書き
- 手順毎日30〜50分：弱点単元の⑤⑥または⑦を1セット
- 手順近い用語・近い年代・近い数値の取り違え
- 手順問題文の一部だけ合っていて結論がずれる選択肢
⑤ 公式・用語
| 名称 | 内容 | メモ |
|---|---|---|
| 水の生成 | 2H₂＋O₂→2H₂O | — |
| 質量保存 | 反応前後で原子の総質量は変わらない（密閉） | — |
| 水の電気分解 | 2H₂O→2H₂＋O₂ | — |
用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 原子 | それ以上簡単に分けられない粒。種類は元素記号で表す。 |
| 分子 | 原子が結びついた粒。O₂やH₂Oなど。 |
| 係数 | 反応式の手前につける数。分子の個数比を表す。 |
⑥ 手順
反応式と質量の手順
- 分子式の右下は触らず、係数だけ動かす
- 元素ごとに左右の原子数を数えてそろえる
- 質量問題は密閉か開放かを先に読む
- 開放なら逃げた気体の質量を差で求める
⑦ 例題
途中の考え方を追うための例です。演習は問題編で行います。
水素と酸素から水ができる反応式を書け。
考え方
HとOの原子数が左右で等しくなる係数です。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：2H₂＋O₂→2H₂O
密閉容器で10 gと6 gが完全に反応した。全体の質量は。
考え方
原子は容器内に残るので和のままです。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：16 g
化学反応式で変えてよい数字はどれか。
考え方
右下は分子を表すので変えません。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：係数（手前の数）
⑧ 入試での使われ方
- 用語は定義と具体例で覚える
- 係数と右下を混同しない
- 質量保存は「測っている範囲」とセットで考える
- 粒子図でも原子の種類と個数を数える
- ⑤基本：005net基本問題 ⑥標準：005net標準 ⑦応用：JS88型の実験連鎖＋本アプリ
- 理科の学習（005net）で基本→標準を章ごとに
- JS88理科過去問で四分野の配分と実験連鎖を確認
⑨ よくある誤り
- 右下の数字を変えて帳尻を合わせる
- 開放で質量が減った＝法則が破れたと考える
- 係数と下付きを同じ意味と覚える
⑩ 確認
次ができたら問題編へ進んでください。
- 用語は定義と具体例で覚える
- 2H₂＋O₂→2H₂Oを書ける
- 密閉16 gを質量保存で説明できる
- 係数だけを変える理由を述べられる