化学分野の用語と知識の問題
次のア〜オの方法で気体を発生させた。それぞれの方法で発生する気体のうち、水蒸気以外の気体(加熱によってできる水蒸気は考えないものとする)について、空気より密度が小さい(同じ温度・圧力、同じ体積で比べると空気より軽い)ものが発生する方法を、ア〜オからすべて選べ。
- ア 石灰石にうすい塩酸を加える。
- イ 亜鉛にうすい塩酸を加える。
- ウ 二酸化マンガンにうすい過酸化水素水(オキシドール)を加える。
- エ 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱する。
- オ 炭酸水素ナトリウムを加熱する。
この問題で使うもの
- 気体の発生方法・性質・集め方(説明と入口の問題)
- 分解と化合(化学変化の種類)(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(4 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
まず、ア〜オのそれぞれの方法でどの気体が発生するかを思い出そう。水蒸気は考えなくてよい。
ヒント 2
その気体の集め方(上方置換法・下方置換法)や性質を思い出すと、空気より軽いか重いかがわかる。アンモニアは上方置換法、二酸化炭素は下方置換法で集めることができる。
ヒント 3
ア とオでは同じ気体が発生し、その気体は空気より密度が大きい。残りの 3 つのうち、酸素が発生するものを除こう。
答えと解説
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イ, エ
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解説を読む
まず、それぞれの方法で発生する気体(水蒸気以外)を考える。
- ア:石灰石(主成分は炭酸カルシウム)にうすい塩酸を加えると、二酸化炭素が発生する。
- イ:亜鉛にうすい塩酸を加えると、水素が発生する。
- ウ:二酸化マンガンにうすい過酸化水素水を加えると、酸素が発生する(二酸化マンガン自身は変化しない)。
- エ:塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱すると、アンモニアが発生する(このとき水もできるが、問題文の約束により水蒸気は考えない)。
- オ:炭酸水素ナトリウムを加熱すると分解し、炭酸ナトリウムと水と二酸化炭素ができる。水蒸気は考えないので、発生する気体は二酸化炭素である。
次に、それぞれの気体の密度を空気と比べる。
- 水素は、物質の中で最も密度が小さい気体で、空気よりはるかに軽い。
- アンモニアは空気より密度が小さい。そのため、水に非常に溶けやすいことと合わせて、上方置換法で集める。
- 酸素は空気よりわずかに密度が大きい。
- 二酸化炭素は空気より密度が大きい。そのため、下方置換法で集めることができる。
よって、空気より密度が小さい気体が発生するのはイ(水素)とエ(アンモニア)である。
ほかの選択肢について
- ア・オ:発生するのは二酸化炭素で、空気より密度が大きい。
- ウ:発生するのは酸素で、空気よりわずかに密度が大きい。
別解
ア: 石灰石(炭酸カルシウム)に塩酸を加えると二酸化炭素が発生する。二酸化炭素は空気より重い。
イ: 亜鉛に塩酸を加えると水素が発生する。水素は最も軽い気体で、空気より軽い。
ウ: 二酸化マンガンに過酸化水素水を加えると酸素が発生する。酸素は空気よりわずかに重い。
エ: 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを加熱するとアンモニアが発生する。アンモニアは空気より軽い。
オ: 炭酸水素ナトリウムを加熱すると二酸化炭素(と水、炭酸ナトリウム)ができる。二酸化炭素は空気より重い。
よって空気より軽い気体が発生するのはイとエ。