化学変化と原子・分子の問題

銅の粉末をステンレス皿にのせて空気中で加熱する実験を行った。

実験 1: 銅の粉末の質量を $0.40\text{g}$、$0.80\text{g}$、$1.20\text{g}$ に変えて、それぞれ質量が変化しなくなるまでくり返し加熱した。加熱後の皿の上の物質（酸化銅）の質量は、それぞれ $0.50\text{g}$、$1.00\text{g}$、$1.50\text{g}$ であった。

実験 2: 銅の粉末 $2.00\text{g}$ を加熱したが、途中で加熱をやめたところ、皿の上の物質の質量は $2.30\text{g}$ であった。このとき、皿の上には酸化銅と、まだ酸素と結びついていない銅が混ざっていた。

実験 2 で、酸素と結びつかずに残っている銅の質量は何 g ですか。ただし、銅は空気中の酸素とだけ結びつき、加熱中に物質が皿から失われることはないものとする。

銅とマグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。ただし、加熱によって銅は酸素と結びついて酸化銅だけになり、マグネシウムは酸素と結びついて酸化マグネシウムだけになるものとする。また、銅とマグネシウムはそれぞれ酸素とだけ結びつき、銅とマグネシウムが結びつく酸素の質量はたがいに影響しないものとする。

実験 1: 銅の粉末 $1.20\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $1.50\text{g}$ になった。

実験 2: マグネシウムの粉末 $0.90\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $1.50\text{g}$ になった。

実験 3: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $3.80\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $5.50\text{g}$ になった。

実験 3 の混合物 $3.80\text{g}$ にふくまれていたマグネシウムの質量は何 g ですか。

マグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。

実験 1: マグネシウムの粉末 $0.30\text{g}$、$0.60\text{g}$、$0.90\text{g}$ をそれぞれステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱した。マグネシウムはすべて酸化マグネシウムになり、加熱後の物質の質量は順に $0.50\text{g}$、$1.00\text{g}$、$1.50\text{g}$ であった。

実験 2: マグネシウムの粉末 $0.30\text{g}$ を十分な量のうすい塩酸に入れたところ、マグネシウムはすべて反応し、水素が $300{\text{cm}}^3$ 発生した。

実験 3: マグネシウムの粉末 $1.50\text{g}$ をステンレス皿にのせ、短い時間だけ加熱したところ、マグネシウムの一部だけが酸化マグネシウムになった。加熱後の皿の上の固体をすべて十分な量のうすい塩酸に入れたところ、水素が $300{\text{cm}}^3$ 発生した。

ただし、酸化マグネシウムは塩酸と反応しても気体を発生しないものとする。また、発生する水素の体積はすべて同じ温度・圧力で測定したものとし、反応したマグネシウムの質量に比例するものとする。マグネシウムは空気中の酸素とだけ結びつくものとする。

実験 3 で、加熱後の皿の上の固体の質量は何 g ですか。

銅とマグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。

実験 1: 銅の粉末 $0.80\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅はすべて酸化銅になり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。また、マグネシウムの粉末 $0.60\text{g}$ を同じように加熱したところ、マグネシウムはすべて酸化マグネシウムになり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。

実験 2: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $2.10\text{g}$ を、実験 1 と同じように質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅とマグネシウムはすべて酸化され、皿の上の物質の質量は $3.00\text{g}$ になった。

実験 2 で使った混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。ただし、加熱によって質量が増えたのは、銅やマグネシウムが空気中の酸素と結びついたためだけであり、銅とマグネシウムはおたがいに反応しないものとする。

銅の粉末を空気中で加熱する実験を行った。

実験 1: 銅の粉末 $1.20\text{g}$ をステンレス皿にうすく広げてのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅はすべて酸化銅になり、皿の上の物質の質量は $1.50\text{g}$ になった。

実験 2: 銅の粉末 $5.00\text{g}$ をステンレス皿にのせて加熱したが、加熱の時間が短かったため、一部の銅が酸化されずに残った。加熱後の皿の上の物質（銅と酸化銅の混合物）の質量は $5.80\text{g}$ であった。

実験 2 の加熱後の皿の上の物質 $5.80\text{g}$ のうち、酸化銅の質量は何 g ですか。ただし、加熱して増えた質量は、銅と結びついた酸素の質量であり、銅と結びつく酸素の質量の比は、酸化された銅の量によらず実験 1 と同じであるものとする。