身のまわりの物質の問題

水 $60.0\text{g}$ とエタノール $40.0\text{g}$ を混ぜた液体を枝つきフラスコに入れ、沸騰石を入れて加熱した。出てきた気体を冷水で冷やした試験管に導いて液体にし、試験管 A、B、C の順に集めた。集めた液体の質量と、その液体にふくまれるエタノールの質量パーセント濃度を調べると、次のようになった。

• 試験管 A：質量 $10.0\text{g}$、エタノールの質量パーセント濃度 $80\%$
• 試験管 B：質量 $10.0\text{g}$、エタノールの質量パーセント濃度 $76\%$
• 試験管 C：質量 $20.0\text{g}$、エタノールの質量パーセント濃度 $62\%$

試験管 C に集め終わったところで加熱をやめた。フラスコから出た気体はすべて試験管 A〜C に液体として集められ、それ以外に水やエタノールが失われることはなかったものとする。このとき、枝つきフラスコに残った液体にふくまれるエタノールの質量パーセント濃度は何 % ですか。

質量パーセント濃度が $3.0\%$ の食塩水 $150\text{g}$ を枝つきフラスコに入れ、沸騰石を入れて加熱した。出てきた気体をガラス管で試験管に導き、試験管を冷水で冷やして液体にして集めた。しばらく加熱を続けたところ、枝つきフラスコに残った食塩水の質量パーセント濃度は $7.5\%$ になった。

食塩の沸点は水の沸点よりはるかに高く、この加熱では食塩は気体にならないものとする。また、フラスコから出ていった水はすべて試験管に液体として集められ、フラスコの中で食塩が固体として出てくることはなかったものとする。このとき、試験管に集めた液体は何 g ですか。

質量 $50.0\text{g}$ のビーカーに、加熱してとかした液体のろうを入れた。ろうの液面はビーカーの目盛りで $60.0{\text{cm}}^3$ を示し、ビーカーとろうを合わせた質量は $96.8\text{g}$ であった。このビーカーを室温で静かに冷やすと、ろうはすべて固体になり、表面の中央がくぼんだ。

固体のろうの密度を $0.90{\text{g/cm}}^3$ とする。また、ろうが液体から固体に状態変化しても質量は変わらず、ビーカーの外にろうが出たり入ったりしないものとする。

ろうが液体から固体になったとき、ろうの体積は何 ${\text{cm}}^3$ 小さくなりましたか。

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。

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 $5.0{\text{cm}}^3$、質量は $4.20\text{g}$ 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 $1.00{\text{g/cm}}^3$、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 ${\text{cm}}^3$ ですか。