化学分野の用語と知識の問題
二酸化炭素を満たした集気びんの中に,空気中で火をつけたマグネシウムリボンを入れたところ,マグネシウムリボンは激しく光を出しながら燃え続けた。燃えたあと,集気びんの中には白い物質と黒い物質ができていた。白い物質は酸化マグネシウム,黒い物質は炭素であることがわかった。
この実験について述べた文として最も適当なものを,次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア この反応では,二酸化炭素が酸化され,マグネシウムが還元された。
- イ この反応から,炭素はマグネシウムよりも酸素と結びつきやすいことがわかる。
- ウ この反応では,マグネシウムの酸化と二酸化炭素の還元が同時に起こった。
- エ 黒い物質は,マグネシウムリボンにふくまれていた炭素が燃えずに残ったものである。
この問題で使うもの
- 酸化と還元(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 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
酸化は物質が酸素と結びつく化学変化,還元は酸化物が酸素をうばわれる化学変化である。
ヒント 2
マグネシウムと二酸化炭素のそれぞれについて,反応のあとに酸素を得たのか失ったのかを考えよう。化学反応式にすると である。
ヒント 3
酸素をうばったほうが,酸素と結びつきやすい物質である。また,マグネシウムが単体であることにも注意すると,2 つの選択肢を除ける。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
この実験で起こった化学変化は,次の化学反応式で表される。
マグネシウムは酸素と結びついて酸化マグネシウムになっている(酸化)。一方,二酸化炭素は酸素をうばわれて炭素になっている(還元)。このように,酸化と還元は 1 つの化学変化の中で同時に起こる。よって ウ が正しい。
各選択肢の検討:
- ア:誤り。酸素と結びついたのはマグネシウムなので,酸化されたのはマグネシウムである。二酸化炭素は酸素をうばわれたので還元された。酸化と還元が逆になっている。
- イ:誤り。マグネシウムが二酸化炭素から酸素をうばったのだから,マグネシウムのほうが炭素よりも酸素と結びつきやすい。結びつきやすさが逆になっている。
- ウ:正しい。
- エ:誤り。マグネシウムは 1 種類の原子だけからできている単体であり,炭素をふくまない。黒い物質の炭素は,二酸化炭素が還元されてできたものである。
別解
反応は 2Mg + CO2 → 2MgO + C。マグネシウムは酸素と結びついて酸化マグネシウムになるので酸化され、二酸化炭素は酸素を失って炭素になるので還元された。
ア: 酸化と還元が逆なので誤り。
イ: マグネシウムが二酸化炭素から酸素をうばったので、マグネシウムのほうが炭素よりも酸素と結びつきやすい。よって誤り。
ウ: マグネシウムの酸化と二酸化炭素の還元が同時に起こっている。正しい。
エ: 黒い物質の炭素は二酸化炭素から生じたもので、マグネシウムリボンにふくまれていたものではない。誤り。
よって答えはウ。