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物質の構成と化学結合(知識)の問題

難易度 3共通テストレベル高校化学 物質の構成と化学結合(知識)

混合物から物質を分離・精製する操作について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

  • ア 海水を加熱して生じた水蒸気を冷却し、純粋な水を得る操作を蒸留という。
  • イ 液体空気を分留して窒素と酸素を得る方法は、窒素と酸素の密度の違いを利用している。
  • ウ 少量の塩化ナトリウムを含む硝酸カリウムを高温の水に溶かしてから冷却し、純粋な硝酸カリウムの結晶を得る操作を再結晶という。
  • エ ヨウ素を含む水溶液にヘキサンを加えてよく振り混ぜ、ヨウ素をヘキサンの層に移す操作をろ過という。
  • オ 水性ペンのインクをろ紙に付け、ろ紙の下端を水に浸して、インクに含まれる色素を分離する操作をペーパークロマトグラフィーという。

この問題で使うもの

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  1. 原子・分子と化学式
  2. 純物質と混合物・単体と化合物・同素体
  3. 実験器具の使い方と安全
  4. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  5. 水溶液の性質と再結晶
  6. 物質の分離・精製の方法

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

それぞれの分離操作の名前と、その操作がどんな性質の違いを利用しているかを思い出そう。

ヒント 2

分留は沸点の違い、再結晶は温度による溶解度の違い、抽出は溶媒への溶けやすさの違い、ろ過は液体に溶けるか溶けないか(粒子の大きさ)の違いを利用する。ろ紙に溶媒をしみこませて成分を分ける方法にも名前がある。

ヒント 3

文ごとに、「操作の名前」と「利用している性質」のどちらが述べられているかを見分け、述べられている部分が上の対応と合っているかを一つずつ確かめよう。

答えと解説

答えを見る

ア, ウ, オ

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解説を読む

それぞれの文を、分離・精製の操作の名前と、その操作が利用している性質の違いに注目して確かめる。

  • ア 正しい。液体を含む混合物を加熱して、生じた蒸気を冷却して液体として取り出す操作を蒸留という。海水を蒸留すると、塩類はフラスコに残り、純粋な水が得られる。
  • イ 誤り。分留(分別蒸留)は、液体の混合物を沸点の違いを利用して各成分に分ける操作である。液体空気から窒素(沸点が低い)と酸素(沸点が高い)を分けるのは沸点の違いを利用しており、「密度の違い」ではない。
  • ウ 正しい。温度によって溶解度が変わることを利用し、高温で溶かした溶液を冷却して純粋な結晶を得る操作を再結晶という。硝酸カリウムは温度による溶解度の変化が大きく、少量の塩化ナトリウムは溶液中に残るので、純粋な硝酸カリウムが得られる。
  • エ 誤り。目的の物質をよく溶かす溶媒を使って、混合物からその物質を溶かし出して分離する操作は抽出である。ろ過は、液体とそれに溶けない固体をろ紙などで分ける操作である。
  • オ 正しい。ろ紙などに混合物を付け、溶媒(展開液)をしみこませて移動させると、物質によって移動する速さが異なるために成分が分かれる。このような分離の方法をクロマトグラフィーといい、ろ紙を使うものをペーパークロマトグラフィーという。水性ペンのインクの色素を水で展開して分ける操作はこれにあたる。

よって、正しいものはア、ウ、オである。

別解

ア 正しい。液体を加熱して生じた蒸気を冷却して再び液体として集める操作が蒸留で、海水から純粋な水を得られる。
イ 誤り。液体空気の分留は、窒素(沸点 約 -196 ℃)と酸素(沸点 約 -183 ℃)の沸点の違いを利用する。密度の違いではない。
ウ 正しい。温度による溶解度の差を利用し、少量の不純物(塩化ナトリウム)を含む硝酸カリウムを高温の水に溶かして冷却すると、溶解度が大きく変化する硝酸カリウムだけが結晶として析出する。この精製法が再結晶である。
エ 誤り。ヨウ素を水溶液からヘキサンに移す操作は、溶媒への溶けやすさの違いを利用する抽出であり、ろ過(固体と液体をろ紙で分ける操作)ではない。
オ 正しい。ろ紙に試料をつけて下端を溶媒に浸し、成分ごとの移動速度の違いで分ける操作がペーパークロマトグラフィーである。

よって正しいのはア、ウ、オ。

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