物質の構成と化学結合(知識)の問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜カから 1 つ選べ。
砂が混じったヨウ素を穏やかに加熱すると、ヨウ素だけが固体から直接気体になる。この気体を冷たい面に触れさせると再び固体のヨウ素が得られ、砂と分けることができる。このような分離の方法を( a )という。また、原油のように何種類もの液体が混じり合った混合物を加熱して蒸留し、沸点の違いを利用して、沸点の範囲の異なる複数の成分に分ける方法を( b )という。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 昇華法 | ろ過 |
| イ | 再結晶 | 分留 |
| ウ | 抽出 | 分留 |
| エ | 昇華法 | 分留 |
| オ | 再結晶 | ろ過 |
| カ | 抽出 | ろ過 |
この問題で使うもの
- 物質の分離・精製の方法(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 技能)
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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
物質の分離・精製の方法(ろ過・蒸留・分留・再結晶・抽出・昇華法など)が、それぞれ物質の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
固体が液体を経ずに直接気体になる変化を何というか。また、ろ過は液体と溶けない固体を分ける操作であり、沸点の違いを利用するのは蒸留を使う方法である。
ヒント 3
a は「加熱して固体を直接気体にする」性質を、b は「蒸留して沸点の違いで複数の成分に分ける」ことを使っている。表の語句のうち、それぞれの性質を利用するものはどれかを考えよう。
答えと解説
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エ
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解説を読む
a について 固体が液体を経ずに直接気体になる変化を昇華という。ヨウ素は昇華しやすく、砂は昇華しないので、加熱して気体になったヨウ素を冷やして再び固体として集めれば、ヨウ素だけを取り出せる。この方法を 昇華法 という。
- 再結晶は、温度による溶解度の差を利用して、少量の不純物を含む固体を溶媒に溶かし、冷却などで純粋な結晶を析出させる方法であり、加熱で気体にする操作ではない。
- 抽出は、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ける方法であり、これも当てはまらない。
b について 液体の混合物を加熱し、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。蒸留を利用して、液体どうしの混合物を沸点の違いによって複数の成分に分ける方法を 分留(分別蒸留)という。原油から石油ガス・ナフサ・灯油・軽油などを分けるのは分留の代表例である。
- ろ過は、液体とそれに溶けない固体を、ろ紙などを使って分ける方法である。粒子の大きさの違いを利用する操作であり、加熱も沸点の違いも利用しない。また、液体どうしが混じり合った原油を成分ごとに分けることはできないので当てはまらない。
よって、a が昇華法、b が分留の組み合わせである エ が正しい。
別解
a:固体が液体を経ずに直接気体になる変化(昇華)を利用して、ヨウ素を砂から分ける方法なので、昇華法。再結晶(溶解度の差)や抽出(溶媒への溶けやすさの差)ではない。
b:何種類もの液体の混合物を蒸留し、沸点の違いで沸点の範囲の異なる成分に分ける方法なので、分留(分別蒸留)。ろ過は固体と液体を分ける操作で、液体どうしを分けるものではない。
組み合わせは a=昇華法、b=分留で、エ。
ア:bのろ過が誤り。イ:aの再結晶が誤り。ウ:aの抽出が誤り。オ・カ:どちらも誤り。