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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

物質 Q が水 に溶ける最大の質量は、 で 、 で である。 の Q の飽和水溶液をある質量だけビーカーにとった。この水溶液を加熱して水だけを 蒸発させたあと、出てきた結晶を取り出さずにそのまま まで冷やした。これをろ過して、出てきた Q の結晶の質量をはかると、合計で であった。はじめにビーカーにとった の飽和水溶液は何 g ですか。ただし、Q の結晶は水を含まず(Q だけでできている)、加熱しても Q は蒸発・変化しないものとする。また、ろ紙や器具に残る水溶液は考えないものとする。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(4 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 質量パーセント濃度
  2. 溶解度と飽和水溶液
  3. 冷やして出てくる結晶の質量
  4. 水を蒸発させて出てくる結晶の質量

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

はじめの飽和水溶液にふくまれる水の質量を として、溶けている Q の質量を で表してみよう。

ヒント 2

Q の全体の質量は最後まで変わらない。出てくる結晶の質量は「Q の全体の質量」-「 で水 に溶けていられる Q の質量」で求められる。

ヒント 3

Q の全体は 、 で溶けていられる Q は なので、 を解けばよい。

答えと解説

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解説を読む

はじめの飽和水溶液にふくまれる水の質量を とする。

では水 に Q が まで溶けるので、飽和水溶液では溶けている Q の質量は水の質量に比例し、

である。

水を 蒸発させると、水は になる。Q は蒸発しないので、Q の全体の質量は のまま変わらない(途中で出た結晶も取り出していないので、ビーカーの中の Q の合計は変わらない)。

では水 に Q が まで溶けるので、水 に溶けていられる Q は

である。溶けきれない分が結晶として出てくるので、

両辺を 倍して



よって、はじめの水溶液は水 、Q は で、質量は

(確かめ)水を 蒸発させると水は 。 で溶けていられる Q は なので、結晶は となり、条件に合う。

答え:

別解

はじめにとった水溶液中の水を g とする。 の飽和水溶液では、水 100 g に Q が 120 g 溶けているので、Q は g である。

水を 40 g 蒸発させると、水は g になる。これを まで冷やすと、水 100 g あたり Q は 30 g まで溶けるので、溶けたままでいられる Q は g である。

出てきた結晶の合計は、もとの Q から溶け残る Q を引いた量なので

これが 84 g なので


はじめの水溶液の質量は、水 80 g と Q g の合計で g である。

検算: 水 80 g、Q 96 g から水 40 g を蒸発させると、水は 40 g になる。 で水 40 g に溶ける Q は g である。結晶は g となり、問題文と一致する。

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