化学変化と原子・分子の問題

うすい塩酸を入れたビーカー全体の質量をはかると $82.4\text{g}$ でした。このビーカーに炭酸水素ナトリウム $2.0\text{g}$ を加えたところ、気体の二酸化炭素が発生しました。気体が発生しなくなってから、ビーカー全体の質量をはかると $83.6\text{g}$ でした。発生してビーカーの外へ出ていった二酸化炭素の質量は何 g ですか。ただし、ビーカーから出ていった物質は二酸化炭素だけとします。

石灰石（炭酸カルシウム）にうすい塩酸を加えると、二酸化炭素が発生する。この反応を使って、次の実験を行った。

実験 1: ペットボトルにうすい塩酸を入れ、石灰石 $2.00\text{g}$ を塩酸にふれないように入れて、ふたを閉めた。ふたを含めた全体の質量をはかると $120.00\text{g}$ であった。次に、ふたを閉めたままペットボトルをかたむけて石灰石と塩酸を反応させた。気体が発生しなくなってから全体の質量をはかると $120.00\text{g}$ であった。その後、ふたをゆっくり開けてしばらく置き、再びふたを含めた全体の質量をはかると $119.12\text{g}$ であった。

実験 2: 実験 1 と同じ質量のペットボトル・ふたと、実験 1 と同じ量のうすい塩酸を用意し、石灰石の質量だけを $3.50\text{g}$ に変えて、実験 1 と同じ操作を行った。

ただし、石灰石はすべて炭酸カルシウムでできており、どちらの実験でも塩酸は十分な量があって石灰石はすべて反応したものとする。また、ふたを開けると発生した二酸化炭素はすべてペットボトルの外に出ていき、それ以外の物質は外に出ないものとし、二酸化炭素が水にとけることは考えないものとする。

実験 2 で、ふたを開けてしばらく置いたあとの、ふたを含めた全体の質量は何 g ですか。

炭酸カルシウムにうすい塩酸を加えると、二酸化炭素が発生する。この反応について、次の実験を行った。ただし、発生した二酸化炭素はすべて空気中に出ていき、水溶液にはとけないものとする。また、どの実験でも、気体が発生しなくなるまで待ってから質量をはかった。

実験 1: ビーカーにうすい塩酸 $50{\text{cm}}^3$ を入れ、ビーカー全体の質量をはかると $120.00\text{g}$ であった。このビーカーに炭酸カルシウムの粉末を加え、反応後のビーカー全体の質量をはかった。炭酸カルシウムの質量を $1.00\text{g}$、$2.00\text{g}$、$3.00\text{g}$、$4.00\text{g}$、$5.00\text{g}$ と変えて、それぞれ新しく同じ塩酸 $50{\text{cm}}^3$ を用意して同じ操作を行ったところ、反応後のビーカー全体の質量は、順に $120.56\text{g}$、$121.12\text{g}$、$121.68\text{g}$、$122.46\text{g}$、$123.46\text{g}$ であった。

実験 2: 実験 1 と同じ濃度の塩酸 $50{\text{cm}}^3$ をビーカーに入れ、ビーカー全体の質量をはかると $120.00\text{g}$ であった。このビーカーに、細かくくだいた卵の殻 $4.00\text{g}$ を加えたところ、反応後のビーカー全体の質量は $122.68\text{g}$ であった。卵の殻には炭酸カルシウムのほかに別の物質がふくまれているが、その物質は塩酸と反応せず、気体も発生しないものとする。

実験 2 と同じ卵の殻 $7.00\text{g}$ にふくまれる炭酸カルシウムをすべて反応させるには、実験 1 と同じ濃度の塩酸が少なくとも何 ${\text{cm}}^3$ 必要ですか。

うすい硫酸と塩化バリウム水溶液を混ぜると、白い沈殿（硫酸バリウム）ができる。この反応では気体は発生しない。

ビーカー $\mathrm{A}$ にうすい硫酸を入れ、ビーカー $\mathrm{A}$ 全体の質量をはかると $85.6\text{g}$ であった。また、ビーカー $\mathrm{B}$ に塩化バリウム水溶液を入れ、ビーカー $\mathrm{B}$ 全体の質量をはかると $72.4\text{g}$ であった。

ビーカー $\mathrm{B}$ の塩化バリウム水溶液をすべてビーカー $\mathrm{A}$ に注いだところ、白い沈殿ができた。このあと、空になったビーカー $\mathrm{B}$ の質量をはかると $31.5\text{g}$ であった。反応が終わったあとのビーカー $\mathrm{A}$ 全体（ビーカー・水溶液・沈殿を合わせたもの）の質量は何 g ですか。ただし、ビーカー $\mathrm{B}$ に水溶液は残らず、水の蒸発は無視できるものとする。

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。