原子・分子と化学式

次のア〜オの物質のうち、1 種類の元素だけでできている物質（単体）はどれか。あてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。なお、かっこの中は物質の化学式である。

• ア　水（${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$）
• イ　酸素（${\mathrm{O}}_2$）
• ウ　二酸化炭素（$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$）
• エ　鉄（$\mathrm{Fe}$）
• オ　塩化ナトリウム（$\mathrm{NaCl}$）

黒色の酸化銀の粉末を乾いた試験管に入れて加熱したところ、気体が発生し、試験管の中には白い固体が残った。発生した気体を集めた試験管に火のついた線香を入れると、線香は炎を上げて激しく燃えた。また、残った白い固体を薬さじの裏でこすると金属光沢が見られ、金づちでたたくとうすく広がった。

この実験について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　この化学変化は、銀と酸素が結びついて酸化銀ができる化合である。
• イ　この化学変化を化学反応式で表すと、$\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{Ag}+\mathrm{O}$ となる。
• ウ　試験管に残った白い固体は銀であり、電流をよく通す。
• エ　酸化銀は 1 種類の元素だけからできている単体である。

物質 $\mathrm{X}$ は分子からできており、その分子は炭素原子・水素原子・酸素原子のうちのいくつかの種類の原子だけが結びついてできている。物質 $\mathrm{X}$ を酸素中で完全に燃焼させたところ、二酸化炭素と水だけができた。このとき、反応した分子と、できた分子の数を調べると、$\mathrm{X}$ の分子 $10$ 個と酸素分子 $45$ 個が過不足なく反応し、二酸化炭素分子 $30$ 個と水分子 $40$ 個ができたことがわかった。

$\mathrm{X}$ の分子 $1$ 個にふくまれる原子の数は、全部で何個ですか。ただし、化学変化の前後で、原子の種類と数は変わらないものとする。

銅とマグネシウムの粉末を、それぞれ別のステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱して、すべて酸化させた。結果は次のとおりであった。

• 銅 $2.00\text{g}$ を加熱すると、酸化銅 $2.50\text{g}$ ができた。
• マグネシウム $0.90\text{g}$ を加熱すると、酸化マグネシウム $1.50\text{g}$ ができた。

酸化銅は銅原子と酸素原子が $1:1$ の個数の比で結びついた物質（$\mathrm{CuO}$）、酸化マグネシウムはマグネシウム原子と酸素原子が $1:1$ の個数の比で結びついた物質（$\mathrm{MgO}$）である。

この結果から考えると、銅原子 $1$ 個の質量は、マグネシウム原子 $1$ 個の質量の何倍ですか。分数で答えなさい。ただし、加熱して増えた質量は、結びついた酸素の質量であり、同じ種類の原子 1 個の質量はすべて等しいものとする。

黒色の酸化銅を使って、次の実験 1、2 を行った。どちらの実験でも、試験管から出る気体はガラス管を通して石灰水に通した。加熱をやめる前にガラス管を石灰水からとり出し、加熱をやめたあとはすぐにゴム管をピンチコックで閉じ、試験管が冷えてから中の物質をとり出して調べた。

実験 1　酸化銅だけを試験管に入れて、ガスバーナーで十分に加熱した。

実験 2　酸化銅と炭素の粉末をよく混ぜ合わせたものを試験管に入れて、実験 1 と同じように十分に加熱した。

結果は次の表のようになった。

この実験の結果からわかることについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　実験 2 で石灰水が白くにごったのは、酸化銅が加熱によって分解し、酸化銅にふくまれていた酸素が気体となって出てきたからである。
• イ　実験 2 では、炭素は酸素をうばわれて二酸化炭素になり、酸化銅は酸素と結びついて銅になった。
• ウ　実験 2 では、酸化銅は炭素によって酸素をうばわれて銅になり、同時に炭素は酸化されて二酸化炭素になった。
• エ　実験 2 で加熱後に試験管に残った物質の質量が加熱前より小さくなったのは、化学変化によって銅原子の数が減ったからである。
• オ　実験 2 でできた赤色の物質は、銅原子が 2 個結びついた分子が集まってできており、その化学式は $\mathrm{C}{\mathrm{u}}_2$ と表される。