化学分野の用語と知識の問題
水 とエタノール の混合物を枝つきフラスコに入れ、沸騰石を加えて弱火で加熱した。出てきた気体を冷やして液体にし、試験管 A、B、C の順に約 ずつ集めた。集めた液体のにおいを調べ、液体をひたしたろ紙に火を近づけたところ、結果は次のようになった。
| におい | 火を近づけたとき | |
|---|---|---|
| A | エタノールのにおいが強い | よく燃えた |
| B | エタノールのにおいが少しする | 少し燃えた |
| C | ほとんどにおいがしない | 燃えなかった |
この実験について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 試験管 A に集めた液体は、水をふくまない純粋なエタノールである。
- イ 水とエタノールの混合物は、沸騰が始まると温度が一定のまま変わらない。
- ウ エタノールは水より沸点が低いので、先に集めた液体ほどエタノールを多くふくむ。
- エ 液体が気体に変化するとき、粒子の数が増えるので、体積が大きくなる。
- オ 温度計の球部はフラスコ内の液体の中に入れ、液体の温度をはかる。
この問題で使うもの
- 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 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
蒸留で混合物を分けられるしくみと、純粋な物質と混合物の沸点のちがい、状態変化と粒子のようすの知識を使う。
ヒント 2
エタノールの沸点は水の沸点より低い。また、状態変化では粒子の数は変わらず、粒子の間隔と動き方が変わる。
ヒント 3
エは粒子の数、オは温度計の位置、イは混合物の沸騰中の温度について誤っている。残りはアとウで、A に水がまったく混じらないかどうかを考える。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
液体を加熱して沸騰させ、出てくる気体を冷やして再び液体として集める方法を蒸留という。混合物を蒸留すると、沸点のちがいを利用して物質を分けることができる。
エタノールの沸点は水の沸点（）より低いので、加熱すると初めのうちはエタノールが多く気体になって出てくる。そのため、最初に集めた A はエタノールを多くふくみ、においが強くよく燃える。後で集めた C はほとんどが水なので、においがせず燃えない。表の結果もこのことを示しているので、ウが正しい。
正解でない選択肢について:
- ア：A にはエタノールが多くふくまれるが、水も気体になって一緒に出てくるので、水をふくまない純粋なエタノールではない。誤り。
- イ：決まった温度で沸騰し、沸騰中の温度が一定になるのは純粋な物質である。混合物は沸騰している間も温度が少しずつ上がり続けるので、誤り。
- エ：状態が変化しても粒子の数は変わらない。液体が気体になると粒子どうしの間隔が大きくなり、粒子が自由に飛び回るようになるため体積が大きくなる。「粒子の数が増える」が誤り。
- オ：温度計の球部は枝つきフラスコの枝の付け根の高さに合わせ、出ていく気体の温度をはかる。液体の中に入れるのは誤り。
別解
蒸留の実験について、選択肢を1つずつ確かめる。
ア：Aは火がよく燃えるがエタノールだけとは限らず、水も少しふくむ。蒸留では完全には分けられないので誤り。
イ：混合物の沸騰では、沸点の低いエタノールが先に多く出るため、温度は少しずつ上がっていく。一定にならないので誤り。
ウ：エタノールの沸点（約78℃）は水（100℃）より低いので、先に出てくる気体ほどエタノールを多くふくむ。A→B→Cの順にエタノールが少なくなる結果と一致するので正しい。
エ：状態変化では粒子の数は変わらず、粒子の間隔が広がって体積が大きくなる。誤り。
オ：温度計の球部は、枝の付け根の高さに置いて出てくる気体の温度をはかる。液体の中に入れるのではないので誤り。
よって正解はウ。