身のまわりの物質の問題
水 とエタノール 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 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：
- 試験管 B：
- 試験管 C：
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。
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
それぞれの試験管の液体は水とエタノールの混合物です。体積と質量の 2 つの条件から、ふくまれるエタノールの体積を求めましょう。
ヒント 2
試験管の液体にふくまれるエタノールを とすると、水は なので、質量は と表せます。
ヒント 3
試験管 A のエタノールは になります。B、C も同じように求め、はじめのエタノール から引きましょう。
答えと解説
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解説を読む
エタノールの沸点（約 ）は水の沸点（）より低いので、加熱すると先にエタノールを多くふくむ気体が出てくる。しかし水も少しずつ蒸発するので、集めた液体はどれも水とエタノールが混ざったものになる。そこで、それぞれの試験管の液体にふくまれるエタノールの体積を、体積と質量から求める。
試験管 A
エタノールの体積を とすると、水の体積は である。質量について
よって、エタノールは である。
試験管 B
同じように
よって、エタノールは である。
試験管 C
よって、エタノールは である。
（試験管 A→B→C とあとになるほど、集めた液体のエタノールの割合が小さくなっていることがわかる。）
フラスコに残ったエタノール
試験管に出ていったエタノールの体積の合計は
はじめのエタノールは なので、フラスコに残っているエタノールの体積は
その質量は
答え:
別解
はじめのエタノールの質量は 。各試験管()のエタノールの体積を とすると水は で、質量は 。よって 。A: 。B: 。C: 。集まったエタノールは合計 、質量は 。フラスコに残るエタノールは 。検算: 残りは体積で 、 で一致する。