化学変化と原子・分子の問題

難易度 1教科書の例題レベル中学理科化学変化と原子・分子

マグネシウム $Mg$ を空気中で加熱すると、酸素 $O_{2}$ と結びついて酸化マグネシウム $MgO$ ができます。この化学変化を表す化学反応式を
$a Mg + b O_{2} \to c MgO$
と書きます。 $a$ , $b$ , $c$ が反応の前後で原子の種類と数が等しくなるような最も簡単な整数（いずれも正の整数）であるとき、 $c$ の値を求めなさい。

この問題で使うもの

化学反応式の係数（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）

算数中学高校大学大学院

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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

技能「化学反応式の係数」を使います。矢印の左右で、それぞれの原子の数が等しくなるように係数を決めましょう。

ヒント 2

まず係数なしで $Mg$ 原子と $O$ 原子の数を左右で数えます。 $O_{2}$ には $O$ 原子が $2$ 個ふくまれます。

ヒント 3

$O$ 原子は左側が $2$ 個、右側が $1$ 個なので、右側の $MgO$ の数をふやして $O$ 原子をそろえます。そのあと $Mg$ 原子の数をそろえます。

答えと解説

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2

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解説を読む

化学反応式では、矢印の左側（反応前）と右側（反応後）で、原子の種類と数が等しくなるように係数を決めます。

まず、係数をつけない式 $Mg + O_{2} \to MgO$ で原子の数を数えます。
- $O$ 原子：左側は $2$ 個、右側は $1$ 個
- $Mg$ 原子：左側は $1$ 個、右側は $1$ 個

$O$ 原子の数をそろえるため、右側の $MgO$ を $2$ 個にします。
$Mg + O_{2} \to 2 MgO$
すると右側の $Mg$ 原子が $2$ 個になったので、左側の $Mg$ も $2$ 個にします。
$2 Mg + O_{2} \to 2 MgO$

確かめると、 $Mg$ 原子は左右とも $2$ 個、 $O$ 原子は左右とも $2$ 個で等しくなっています。係数 $2, 1, 2$ はこれ以上簡単な整数にできません。

よって $a = 2$ , $b = 1$ , $c = 2$ で、 $c = 2$ です。

別解

酸素原子の数より $2 b = c$ 、マグネシウム原子の数より $a = c$ 。最も簡単な整数にすると $b = 1$ 、 $c = 2$ 、 $a = 2$ 。反応式は $2 Mg + O_{2} \to 2 MgO$ 。検算: 左右とも Mg が 2 個、O が 2 個で等しい。よって $c = 2$ 。

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