身のまわりの物質の問題
水とエタノールの混合物を枝つきフラスコに入れて加熱し、出てきた気体を冷やして液体として試験管に集めた。最初に集めた液体の体積は 、質量は であった。
この液体は水とエタノールだけをふくむものとし、水の密度を 、エタノールの密度を とする。また、水とエタノールを混ぜたときの液体の体積は、混ぜる前の水とエタノールの体積の和に等しいものとする。
最初に集めた液体にふくまれるエタノールの体積は何 ですか。
この問題で使うもの
- 蒸留と出てくる液体の成分(説明と入口の問題)
- 2 種類の物質を合わせたものの質量と体積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
液体はエタノールと水の 2 つからできている。エタノールの体積を とおいて、水の体積を で表そう。
ヒント 2
質量 密度 体積 を使い、エタノールと水の質量の合計が になる式をつくろう。
ヒント 3
を解こう。
答えと解説
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解説を読む
液体にふくまれるエタノールの体積を とすると、体積の和が なので、水の体積は である。
質量 密度 体積 なので、エタノールの質量は 、水の質量は である。この合計が なので、
よって、エタノールの体積は である。
(確かめ: エタノール の質量は 、水 の質量は で、合計 となる。)
エタノールの沸点(約 )は水の沸点()より低いので、加熱を始めてすぐに出てくる気体にはエタノールが多くふくまれる。そのため、最初に集めた液体はエタノールの割合が大きくなっている。
別解
エタノールの体積を とすると水は 。質量の合計について 。、、。検算: エタノール は 、水 は で、合計 となり一致する。