物質の構成と化学結合(知識)の問題
次のア〜オは、混合物から目的の物質を取り出す操作と、その操作の名称を組み合わせたものである。組み合わせが正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。
- ア 砂が混じった水から砂を取り除く操作 ― ろ過
- イ 海水を加熱して出てきた蒸気を冷やし、純粋な水を得る操作 ― 蒸留
- ウ ヨウ素と砂の混合物からヨウ素を取り出す操作 ― ろ過
- エ 少量の硫酸銅(II)を含む硝酸カリウムを熱水に溶かして冷却し、純粋な硝酸カリウムの結晶を得る操作 ― 再結晶
- オ 原油を加熱し、沸点の違いを利用してガソリン・灯油・軽油などに分ける操作 ― クロマトグラフィー
この問題で使うもの
- 物質の分離・精製の方法(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 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
「物質の分離・精製の方法」の知識を使う。それぞれの操作が、物質のどんな性質の違い(溶けるかどうか、沸点、溶解度、昇華しやすさ、吸着のしやすさ)を利用しているかを考えよう。
ヒント 2
ろ過は溶けない固体を液体から分ける方法、蒸留・分留は沸点の違い、再結晶は温度による溶解度の違い、昇華法は昇華しやすさ、クロマトグラフィーは吸着のしやすさの違いを利用する。
ヒント 3
ウは固体どうしの混合物なので、ろ紙では分けられない。オは沸点の違いを利用しているので、吸着を利用する方法ではない。残りの選択肢が正しいかどうかを確かめよう。
答えと解説
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ア, イ, エ
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解説を読む
分離・精製の方法は、どんな性質の違いを利用するかで選ぶ。
- ろ過:液体に溶けない固体を、ろ紙を使って液体から分ける(粒子の大きさの違い)。
- 蒸留:溶液を加熱して生じた蒸気を冷却し、液体として分ける(沸点の違い)。
- 分留(分別蒸留):沸点の異なる複数の液体の混合物を、蒸留によって各成分に分ける。
- 再結晶:温度による溶解度の違いを利用し、不純物を含む固体から純粋な結晶を得る。
- 昇華法:昇華しやすい物質を、加熱して気体にし、冷やして固体として取り出す。
- 抽出:目的の物質をよく溶かす溶媒を使って、その物質を溶かし出す。
- クロマトグラフィー:ろ紙などへの吸着のしやすさの違いを利用して分ける。
各選択肢を調べる。
- ア 砂は水に溶けない固体なので、ろ過で分けられる。正しい。
- イ 海水を加熱すると水だけが蒸発し、塩化ナトリウムなどは残る。蒸気を冷やせば純粋な水が得られる。これは蒸留である。正しい。
- ウ ヨウ素も砂も固体であり、ろ過では分けられない。ヨウ素は昇華しやすいので、加熱して気体にし、冷やして固体として集める昇華法で取り出す。誤り。
- エ 硝酸カリウムは温度による溶解度の差が大きく、少量の硫酸銅(II)は冷却しても飽和に達しないので溶液中に残る。この方法は再結晶である。正しい。
- オ 沸点の違いを利用して複数の液体の混合物を分ける操作は分留(分別蒸留)である。クロマトグラフィーは吸着のしやすさの違いを利用する方法なので誤り。
よって、正しい組み合わせはア、イ、エである。
別解
ア:水に溶けない砂は、ろ紙でこして分けるろ過で取り除く。正しい。イ:海水を加熱して出る蒸気を冷却し純粋な水を得る操作は蒸留。正しい。ウ:ヨウ素は昇華しやすいので、砂との混合物からは昇華法で取り出す。ろ過ではないので誤り。エ:温度による溶解度の差を利用し、冷却して純粋な結晶を得る操作は再結晶。少量の不純物は溶液に残る。正しい。オ:沸点の違いで原油を成分に分ける操作は分留(分別蒸留)で、クロマトグラフィーではないので誤り。よって正しい組み合わせはア、イ、エ。