身のまわりの物質の問題

同じ濃さのうすい塩酸を $20{\text{cm}}^3$ ずつ入れた三角フラスコを 4 つ用意し、それぞれに質量の異なる亜鉛の粉末を加えた。発生した水素を水上置換法で集め、反応が終わってから体積をはかったところ、結果は次のようになった。

• 亜鉛 $0.20\text{g}$: 水素 $80{\text{cm}}^3$
• 亜鉛 $0.40\text{g}$: 水素 $160{\text{cm}}^3$
• 亜鉛 $0.60\text{g}$: 水素 $200{\text{cm}}^3$
• 亜鉛 $0.80\text{g}$: 水素 $200{\text{cm}}^3$

同じ濃さの塩酸 $30{\text{cm}}^3$ に亜鉛の粉末 $1.00\text{g}$ を加えて反応させると、発生する水素は何 ${\text{cm}}^3$ ですか。ただし、気体の体積はすべて同じ温度・圧力ではかったものとし、水素は水にとけないものとする。

マグネシウムの粉末 $0.10$ g に十分な量のうすい塩酸を加えると、マグネシウムはすべて反応し、水素が $100{\text{cm}}^3$ 発生しました。発生する水素の体積は、反応したマグネシウムの質量に比例します。

次に、マグネシウムの粉末と銅の粉末をよく混ぜた混合物 $0.50$ g に、十分な量の同じうすい塩酸を加えたところ、マグネシウムはすべて反応し、水素が $280{\text{cm}}^3$ 発生しました。銅はうすい塩酸と反応しません。この混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。ただし、水素の体積はすべて同じ温度・圧力のもとではかったものとします。

過酸化水素水（オキシドール）に二酸化マンガンを加えると、過酸化水素が分解して酸素が発生する。この反応について、次の実験 1、2 を行った。

実験 1 質量パーセント濃度が $3.4\%$ の過酸化水素水 $20.0\text{g}$ を入れたビーカーと、二酸化マンガン $1.00\text{g}$ をのせた薬包紙を電子てんびんにのせ、全体の質量をはかった。次に、二酸化マンガンをビーカーに入れ、気体が発生しなくなってから、薬包紙もいっしょに電子てんびんにのせて全体の質量をはかると、はじめより $0.32\text{g}$ 小さくなっていた。

実験 2 濃度がわからない過酸化水素水 $40.0\text{g}$ を三角フラスコに入れ、二酸化マンガンを加えて、発生した酸素をすべて水上置換法で集めたところ、その体積は $500{\text{cm}}^3$ であった。

二酸化マンガンは反応の前後で変化せず、過酸化水素はすべて分解するものとする。質量が減ったのは発生した酸素がすべて空気中に出ていったためであり、発生した酸素の質量は分解した過酸化水素の質量に比例するものとする。実験 2 で集めた $500{\text{cm}}^3$ には、はじめに装置内にあった空気はふくまれず、酸素は水にとけないものとする。また、実験 2 で酸素を集めたときの温度・圧力での酸素の密度を $1.28\text{g/L}$ とする。

実験 2 で使った過酸化水素水の質量パーセント濃度は何 % ですか。

水 $30.0{\text{cm}}^3$ とエタノール $10.0{\text{cm}}^3$ を混ぜた混合物を枝つきフラスコに入れ、沸騰石を入れて加熱した。出てきた気体を冷やして液体にし、試験管 A、B、C の順に集めた。試験管 C に液体を集めたところで加熱をやめた。それぞれの試験管に集めた液体の体積と質量は、次のとおりであった。

• 試験管 A：体積 $5.0{\text{cm}}^3$、質量 $4.20\text{g}$
• 試験管 B：体積 $5.0{\text{cm}}^3$、質量 $4.50\text{g}$
• 試験管 C：体積 $4.5{\text{cm}}^3$、質量 $4.30\text{g}$

水の密度を $1.00{\text{g/cm}}^3$、エタノールの密度を $0.80{\text{g/cm}}^3$ とする。また、水とエタノールを混ぜたとき、混ぜたあとの体積はそれぞれの体積の和に等しいものとする。フラスコから出た気体はすべて液体にして試験管に集められ、ほかに失われたものはないものとする。

加熱をやめたあと、フラスコに残った液体のエタノールの質量パーセント濃度は何 % ですか。

水 $40.0{\text{cm}}^3$ とエタノール $10.0{\text{cm}}^3$ を混ぜた液体を枝つきフラスコに入れ、沸騰石を入れて弱火で加熱した。出てきた気体を冷やして液体にし、試験管 A、B、C の順に $4.0{\text{cm}}^3$ ずつ集めたところで加熱をやめた。集めた液体の質量をはかると、次のようになった。

• 試験管 A：$3.32\text{g}$
• 試験管 B：$3.60\text{g}$
• 試験管 C：$3.88\text{g}$

水の密度を $1.00{\text{g/cm}}^3$、エタノールの密度を $0.80{\text{g/cm}}^3$ とする。また、水とエタノールを混ぜたときの体積は、混ぜる前のそれぞれの体積の和に等しいものとし、出てきた気体はすべて液体にして試験管に集めたものとする。

加熱をやめたとき、枝つきフラスコの中に残っている液体にふくまれるエタノールの質量は何 g ですか。