化学分野の用語と知識の問題
次の実験を行った。
【実験】
1. プラスチックの容器にうすい塩酸を入れ、塩酸とふれないように炭酸水素ナトリウムを入れた小さな容器も中に入れて、ふたをしっかり閉めた。この容器全体の質量を電子てんびんではかった。
2. ふたを閉めたまま容器をかたむけ、塩酸と炭酸水素ナトリウムを混ぜたところ、気体が発生した。気体の発生が止まってから、ふたを閉めたまま容器全体の質量をはかった。
3. その後、ふたをゆるめて開け、もう一度ふたも含めた容器全体の質量をはかった。
【結果】
| 1 のとき | 2 のとき | 3 のとき | |
|---|---|---|---|
| 容器全体の質量 | 84.6 g | 84.6 g | 84.2 g |
3 で容器全体の質量が 2 のときより小さくなった理由として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア ふたを開けたことで、化学変化の前後で物質をつくる原子の数が減ったから。
- イ 容器の中で発生した気体の一部が、容器の外へ出ていったから。
- ウ 容器の外の空気中の酸素が、容器の中の物質と結びついたから。
- エ ふたを開けると、質量保存の法則が成り立たなくなるから。
この問題で使うもの
- 化学変化と熱・質量保存の法則（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）
読み込み中…
右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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「化学変化と熱・質量保存の法則」を使います。化学変化の前後で、全体の質量がどうなるかを思い出しましょう。
ヒント 2
塩酸と炭酸水素ナトリウムが反応すると気体（二酸化炭素）が発生します。ふたを閉めているときと開けたときで、その気体がどこにあるかを考えましょう。
ヒント 3
化学変化の前後で原子の数は変わらず、質量保存の法則はいつでも成り立ちます。これに反する選択肢ア・エは除けます。残りは、質量が増える変化か減る変化かで判断します。
答えと解説
答えを見る
イ
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解説を読む
使う技能は「化学変化と熱・質量保存の法則」です。
1. 質量保存の法則を確かめる。化学変化の前後で、物質をつくる原子の組み合わせは変わるが、原子の種類と数は変わらない。そのため、化学変化の前後で物質全体の質量は変わらない（質量保存の法則）。
2. 1 と 2 を比べる。ふたを閉めた容器の中では、塩酸と炭酸水素ナトリウムが反応して二酸化炭素が発生しても、気体は容器の外へ出られない。だから質量は 84.6 g のまま変わらなかった。
3. 2 と 3 を比べる。ふたを開けると、容器の中で発生した二酸化炭素の一部が容器の外へ出ていく。外へ出た気体の分だけ、はかった質量が小さくなる（84.6 g から 84.2 g）。したがって正解はイである。
正解でない選択肢について:
- ア：化学変化の前後で原子の数は変わらない。ふたを開けても原子が消えることはない。
- ウ：外の酸素が容器の中の物質と結びつくなら、質量は増えるはずで、結果と合わない。
- エ：質量保存の法則はふたを開けても成り立っている。出ていった気体も含めて考えれば、全体の質量は変わっていない。はかった質量が減ったのは、気体が測定する範囲の外へ出たためである。
別解
ふたを閉めたままでは、気体が発生しても容器の外へ出ないので、質量は 84.6 g のまま変わらない（質量保存の法則）。ふたを開けると、発生した二酸化炭素の一部が外へ出ていき、その分だけ質量が小さくなる。ア: 原子の数は化学変化の前後で変わらないので誤り。イ: 正しい。ウ: 外から酸素が結びつくなら質量は増えるはずなので誤り。エ: 質量保存の法則は成り立っていて、出ていった気体の分をふくめれば全体の質量は変わらないので誤り。よって答えはイ。