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水溶液の問題

難易度 4公立高校入試の難問・私立高校入試レベル中学理科 水溶液

容器 A には質量パーセント濃度 の食塩水が 、容器 B には質量パーセント濃度 の食塩水が 入っている。次の操作 1〜3 を順に行った。

操作 1: A の食塩水をよくかき混ぜてから を取り出して B に入れ、B をよくかき混ぜる。

操作 2: B の食塩水から を取り出して A に入れ、A をよくかき混ぜる。

操作 3: A の食塩水を加熱して水だけを蒸発させ、A の食塩水の質量パーセント濃度を最初と同じ にする。

操作 3 で蒸発させる水は何 g ですか。ただし、加熱しても食塩は蒸発せず、食塩はすべて水に溶けたままであるものとする。

この問題で使うもの

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

食塩水の質量と、その中の食塩の質量を、操作のたびに A と B それぞれについて表にして追いましょう。

ヒント 2

よくかき混ぜた食塩水から取り出した部分の食塩の質量は「取り出した質量 × 濃度」です。水を蒸発させても食塩の質量は変わりません。

ヒント 3

操作 1 のあと、B は食塩水 300 g に食塩 18 g で濃度 6 % です。操作 2 のあと、A は食塩水 250 g に食塩 27 g がふくまれます。

答えと解説

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解説を読む

よくかき混ぜた食塩水は、どの部分を取り出しても濃度が同じです。したがって、取り出した食塩水にふくまれる食塩の質量は「取り出した質量 × 濃度」で求められます。食塩の質量に注目して順に追います。

はじめ

A の食塩の質量は 、B の食塩の質量は です。

操作 1

A から取り出した にふくまれる食塩は です。

  • A: 食塩水 、食塩
  • B: 食塩水 、食塩

B の濃度は になります。

操作 2

B から取り出した にふくまれる食塩は です。

  • A: 食塩水 、食塩

操作 3

水を蒸発させても食塩の質量 は変わりません。濃度 のときの食塩水の質量を とすると


よって、蒸発させる水は です。

別解

最初のA:食塩水300 g、食塩は g。
Bは食塩水200 g、食塩は g。

操作1:Aから100 gを取り出す。取り出した食塩は g。
Aは食塩水200 g、食塩24 gになる。
Bは食塩水300 g、食塩 g(濃度6 %)になる。

操作2:Bから50 gを取り出す。取り出した食塩は g。
Bは食塩水250 g、食塩15 gになる。
Aは食塩水 g、食塩 g になる。

操作3:食塩27 gが12 %の食塩水になるときの全体の質量は g。
蒸発させる水は g。

検算: なので12 %になる。

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