化学変化と原子・分子の問題

銅とマグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。

実験 1: 銅の粉末 $0.80\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅はすべて酸化銅になり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。また、マグネシウムの粉末 $0.60\text{g}$ を同じように加熱したところ、マグネシウムはすべて酸化マグネシウムになり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。

実験 2: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $2.10\text{g}$ を、実験 1 と同じように質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅とマグネシウムはすべて酸化され、皿の上の物質の質量は $3.00\text{g}$ になった。

実験 2 で使った混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。ただし、加熱によって質量が増えたのは、銅やマグネシウムが空気中の酸素と結びついたためだけであり、銅とマグネシウムはおたがいに反応しないものとする。

マグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。

実験 1: マグネシウムの粉末 $0.30\text{g}$、$0.60\text{g}$、$0.90\text{g}$ をそれぞれステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱した。マグネシウムはすべて酸化マグネシウムになり、加熱後の物質の質量は順に $0.50\text{g}$、$1.00\text{g}$、$1.50\text{g}$ であった。

実験 2: マグネシウムの粉末 $0.30\text{g}$ を十分な量のうすい塩酸に入れたところ、マグネシウムはすべて反応し、水素が $300{\text{cm}}^3$ 発生した。

実験 3: マグネシウムの粉末 $1.50\text{g}$ をステンレス皿にのせ、短い時間だけ加熱したところ、マグネシウムの一部だけが酸化マグネシウムになった。加熱後の皿の上の固体をすべて十分な量のうすい塩酸に入れたところ、水素が $300{\text{cm}}^3$ 発生した。

ただし、酸化マグネシウムは塩酸と反応しても気体を発生しないものとする。また、発生する水素の体積はすべて同じ温度・圧力で測定したものとし、反応したマグネシウムの質量に比例するものとする。マグネシウムは空気中の酸素とだけ結びつくものとする。

実験 3 で、加熱後の皿の上の固体の質量は何 g ですか。

マグネシウムの粉末を空気中で加熱する実験を行った。

実験 1: マグネシウムの粉末 $1.5\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、皿の上の物質（酸化マグネシウム）の質量は $2.5\text{g}$ になった。

実験 2: 別のマグネシウムの粉末 $2.4\text{g}$ をステンレス皿にのせて加熱したが、途中で加熱をやめたところ、皿の上の物質の質量は $3.6\text{g}$ であった。

実験 2 で、酸素と結びつかずに残っているマグネシウムは何 g ですか。

ただし、マグネシウムは空気中の酸素とだけ結びつき、マグネシウムと酸素は、つねに実験 1 で求められる一定の質量の比で結びつくものとします。また、皿の質量は変化しないものとし、皿の上の物質の質量には皿の質量をふくめないものとします。

銅の粉末とマグネシウムの粉末をそれぞれ空気中で加熱し、次の実験を行った。ただし、加熱はどの実験でも質量が変化しなくなるまでくり返し行い、金属はすべて空気中の酸素と結びついたものとする。また、金属が結びつくのは酸素だけで、加熱によって皿から物質が飛び散ったり、ほかに失われたりすることはないものとする。

実験 1: 銅の粉末 $0.80\text{g}$ を加熱すると、酸化銅が $1.00\text{g}$ できた。

実験 2: マグネシウムの粉末 $0.60\text{g}$ を加熱すると、酸化マグネシウムが $1.00\text{g}$ できた。

実験 3: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $5.0\text{g}$ を加熱すると、酸化銅と酸化マグネシウムの混合物が $7.0\text{g}$ できた。

実験 3 でできた酸化銅の質量は何 g ですか。

酸化銀と銅を使って、次の実験を行った。どの実験でも、加熱は質量が変化しなくなるまでくり返し行った。

実験 1: 酸化銀 $5.80\text{g}$ を空気中で加熱すると、酸化銀はすべて銀と酸素に分解し、残った銀の質量は $5.40\text{g}$ であった。

実験 2: 銅の粉末 $1.60\text{g}$ を空気中で加熱すると、銅はすべて空気中の酸素と結びついて酸化銅になり、その質量は $2.00\text{g}$ であった。

実験 3: 酸化銀の粉末と銅の粉末をよく混ぜた混合物 $8.20\text{g}$ をステンレス皿にうすく広げ、空気中で加熱した。酸化銀はすべて銀に、銅はすべて酸化銅になり、加熱後の皿の上の固体の質量は $8.40\text{g}$ であった。

ただし、銀は空気中の酸素と結びつかず、酸化銀から出た酸素はすべて空気中に出ていくものとする。また、加熱によって皿の上から固体が失われることはないものとする。実験 3 の混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。