化学分野の用語と知識の問題
ビーカーに水を入れ、炭酸水素ナトリウムとクエン酸を加えてガラス棒でかき混ぜた。すると気体が発生し、液の温度は反応前より下がった。
この化学変化について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア この反応は発熱反応であり、密閉した容器の中で行うと、反応後の全体の質量は反応前と変わらない。
- イ この反応は吸熱反応であり、密閉した容器の中で行うと、反応後の全体の質量は反応前より小さくなる。
- ウ この反応は吸熱反応であり、密閉した容器の中で行うと、反応後の全体の質量は反応前と変わらない。
- エ この反応は吸熱反応であり、ふたをしない容器の中で行うと、反応後の全体の質量は反応前より大きくなる。
この問題で使うもの
- 化学変化と熱・質量保存の法則(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 技能)
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ヒント
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ヒント 1
温度の変化から反応の種類(発熱反応か吸熱反応か)を判断し、質量については質量保存の法則を使う。
ヒント 2
温度が下がる反応は周囲から熱をうばう反応である。また、化学変化の前後で原子の種類と数は変わらないが、発生した気体が容器の外に出ると、はかった質量はその分だけ変化する。
ヒント 3
温度が下がったことから、「発熱反応」と書かれたアは除ける。残りのイ・ウ・エについて、密閉したときとふたをしないときで、発生した気体がどうなるかを考えよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
【反応と熱】化学変化のとき、周囲に熱を出して温度が上がる反応を発熱反応、周囲から熱をうばって温度が下がる反応を吸熱反応という。実験では液の温度が下がったので、この反応は周囲から熱を吸収する吸熱反応である。
【質量保存の法則】化学変化の前後で、反応に関係する物質全体の質量は変わらない(質量保存の法則)。これは、反応の前後で原子の組み合わせは変わるが、原子の種類と数は変わらないからである。発生した気体(二酸化炭素)も容器の外に出ていかない密閉した容器の中なら、反応後の全体の質量は反応前と等しい。
よって正解はウである。
- ア:温度が下がっているので発熱反応ではなく吸熱反応である。誤り。
- イ:密閉した容器では発生した気体も容器の中に残るので、全体の質量は変わらない。「小さくなる」が誤り。
- エ:ふたをしない容器では、発生した気体(二酸化炭素)が空気中に出ていくため、はかった質量は反応前より小さくなる。「大きくなる」が誤り。
別解
温度が下がったので、この反応は周囲から熱を吸収する吸熱反応である。よって、発熱反応とするアは誤り。
ア:発熱反応としている点が誤り(温度は下がっている)。
イ:吸熱反応は正しいが、密閉容器では発生した気体が容器の外に出ず、物質の出入りがないので、質量保存の法則により全体の質量は変わらない。「小さくなる」は誤り。
ウ:吸熱反応であり、密閉容器では質量保存の法則により全体の質量は変わらない。正しい。
エ:ふたをしない容器では発生した二酸化炭素が空気中に逃げるので、質量は大きくならず小さくなる。誤り。
正しいのはウだけである。