化学分野の用語と知識の問題
固体のロウ（パラフィン）を使って、次の実験を行った。
実験 ビーカーに固体のロウを入れて加熱し、すべてとかして液体にした。加熱をやめてから、ビーカーごと電子てんびんで質量をはかり、液面の高さにビーカーの外側から油性ペンで印をつけた。そのまま室温で放置すると、ロウは冷えてすべて固体になった。
結果は次の表のようになった。
| 液体のとき | 固体になったあと | |
|---|---|---|
| ビーカーごとの質量 | ||
| ロウの表面のようす | 平らで、印の高さにあった | 中央がくぼみ、全体として印より低くなった |
この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、実験の間にロウが蒸発したり、ビーカーの外にこぼれたりすることはなかったものとする。
- ア 液体から固体になると、ロウの粒子の数が減ったため、ロウの体積が小さくなった。
- イ 液体から固体になると、ロウの粒子 1 個 1 個の大きさが小さくなったため、ロウの体積が小さくなった。
- ウ 液体から固体になると、ロウの体積が小さくなったため、ロウの密度は小さくなった。
- エ 液体から固体になると、ロウの粒子の数は変わらず、粒子どうしの間隔がせまくなったため、ロウの体積が小さくなった。
- オ 液体から固体になると、ロウの質量が大きくなったため、ロウの密度は大きくなった。
この問題で使うもの
- 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 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
状態変化では、粒子の「数」「大きさ」「間隔」のうち、どれが変わってどれが変わらないかを思い出そう。
ヒント 2
表から、質量は変わっていないこと、体積は小さくなったことが読み取れる。密度は質量 ÷ 体積で求める。
ヒント 3
質量が変わらないことと合わない選択肢、粒子の大きさが変わるとしている選択肢、密度の増減が逆の選択肢を除いていこう。
答えと解説
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エ
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解説を読む
物質が状態変化するとき、物質をつくる粒子の数や粒子そのもの（大きさ）は変わらず、粒子どうしの間隔や運動のようすが変わる。そのため、状態変化では質量は変わらないが、体積は変わる。
この実験では、質量は固体になったあとも で変わらず、表面が印より低くなったので体積は小さくなった。ロウ（パラフィン）は、液体から固体になると粒子どうしの間隔がせまくなり、体積が小さくなる。よって正解は エ。
ほかの選択肢:
- ア 粒子の数が減ったのなら質量も小さくなるはずだが、質量は変わっていない。状態変化では粒子の数は変わらない。
- イ 状態変化で粒子 1 個 1 個の大きさは変わらない。体積が変わるのは粒子どうしの間隔が変わるためである。
- ウ 密度は「質量 ÷ 体積」である。質量が変わらず体積が小さくなったので、密度は大きくなる。「小さくなった」が誤り。
- オ 表から、質量は変わっていない。「質量が大きくなった」が誤り（密度が大きくなったこと自体は正しいが、その理由が誤っている）。
なお、ほとんどの物質はロウと同じように液体から固体になると体積が小さくなるが、水は例外で、氷になると体積が大きくなる。
別解
表より、液体から固体になっても質量は で変わらず、表面は印より低くなったので体積は小さくなった。
- ア：誤り。蒸発もこぼれもなく質量が変わらないので、粒子の数は変わらない。
- イ：誤り。状態変化で粒子そのものの大きさは変わらない。
- ウ：誤り。質量が同じで体積が小さくなれば、密度（質量÷体積）は大きくなる。
- エ：正しい。粒子の数は変わらず、固体では粒子どうしの間隔がせまくなるので、体積が小さくなる。
- オ：誤り。質量は変わっていない。
よって、最も適当なものはエ。