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身のまわりの物質の問題

難易度 3公立高校入試の標準レベル中学理科 身のまわりの物質

質量 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 を示し、ビーカーとろうを合わせた質量は 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 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 小さくなりましたか。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(5 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. 実験器具の使い方と安全
  2. メスシリンダーによる体積の測定
  3. 密度の計算
  4. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  5. 状態変化と質量・体積

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

状態変化では質量が変わらないことを使います。まず、ろうだけの質量を求めましょう。

ヒント 2

を使うと、固体になったときのろうの体積が求められます。

ヒント 3

ろうの質量は です。これを固体の密度 で割り、液体のときの体積 と比べます。

答えと解説

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解説を読む

1. ろうの質量を求める

ビーカーとろうを合わせた質量からビーカーの質量を引くと、ろうの質量は

2. 固体になったときの体積を求める

状態変化では、物質をつくる粒子の数は変わらず、粒子の間隔(集まり方)が変わるだけなので、質量は変わらない。したがって、固体のろうの質量も である。

より、 なので、固体のろうの体積は

3. 体積の変化を求める

液体のときの体積は だから、小さくなった体積は

ろうは液体から固体になると、粒子の間隔がせまくなるので体積が小さくなる(質量は同じなので密度は大きくなる)。そのため、表面の中央がくぼむ。

答え:

別解

ろうの質量は、ビーカーとろうの合計から ビーカーの質量を引いて、 である。

ろうが液体から固体になっても質量は変わらないので、固体のろうの質量も である。

固体のろうの体積は、体積=質量÷密度より、 である。

液体のときの体積は なので、小さくなった体積は である。

検算: で質量と一致する。また、液体の密度は で、固体の密度 より小さく、固体になると体積が減ることと合う。

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