技能一覧 › 中学理科 身のまわりの物質

反応する物質の量と発生する気体の量

金属や石灰石の量を変えて発生した気体の体積の表から、比例する範囲と頭打ちになる点を読み取り、液の量や固体の量を変えたときに発生する気体の量を求められる

前提

この技能までの道筋(2 技能)
算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端(太枠)がこの技能です。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。

一覧で見る(前提が先)
  1. 実験器具の使い方と安全 (中学理科 化学分野の用語と知識)
  2. 気体の発生方法・性質・集め方 (中学理科 化学分野の用語と知識)

説明

うすい塩酸にマグネシウムや石灰石を加えると、水素や二酸化炭素が発生します。加える固体の量を変えて発生した気体の体積を調べた表から、気体の量が固体の量に比例する範囲と、それ以上ふやしても気体がふえなくなる点(頭打ち)を読み取れるようになります。さらに、その結果を使って、塩酸の量や固体の量を変えたときに発生する気体の量を求められるようになります。

なぜそうしてよいのか

マグネシウムと塩酸が反応すると水素が発生しますが、反応するマグネシウムと塩酸の量の割合はいつも決まっています。塩酸が十分にあるうちは、加えたマグネシウムはすべて反応するので、マグネシウムを 2 倍、3 倍にすると発生する水素も 2 倍、3 倍になります。これが比例する範囲です。

ところが、マグネシウムをふやしていくと、やがて塩酸がすべて反応に使われてしまいます。そこから先はマグネシウムを加えても反応する相手の塩酸がないので、マグネシウムは反応せずに残り、発生する気体の量はそれ以上ふえません。これが頭打ちです。頭打ちのときの気体の量は、塩酸の量だけで決まります。

同じこさの塩酸なら、塩酸の量を 2 倍にすると反応できるマグネシウムも 2 倍になり、頭打ちの気体の量も 2 倍になります。つまり、発生する気体の量は「固体がすべて反応したときの量」と「塩酸がすべて反応したときの量」のうち、少ないほうになります。石灰石と塩酸から二酸化炭素が発生するときも、まったく同じ考え方が使えます。

手順

  1. 表の比例している部分から、固体 1 g あたり(または 0.1 g あたり)に発生する気体の体積を求める。

  2. 表の頭打ちになった気体の体積を読み、その体積の気体を発生させるのに必要な固体の質量を比例の関係から求める。これが、その量の塩酸とちょうど反応する固体の質量である。

  3. 塩酸の量が実験とちがうときは、頭打ちの気体の体積とちょうど反応する固体の質量を、塩酸の量に比例させて求め直す。

  4. 加える固体の質量と、ちょうど反応する固体の質量を比べる。固体のほうが少なければ固体がすべて反応し、多ければ塩酸がすべて反応する(固体が残る)。

  5. すべて反応するほうの量から、発生する気体の体積を比例の関係で求める。

例題

うすい塩酸 を入れたビーカーを 5 つ用意し、それぞれにマグネシウムの粉末を 、、、、 加えて、発生した水素の体積を調べたところ、順に 、、、、 であった。同じこさの塩酸 にマグネシウムの粉末 を加えて十分に反応させたとき、発生する水素は何 ですか。

例題の解答

手順 1: から までは比例していて、マグネシウム あたり水素が 発生する。

手順 2:頭打ちの体積は である。 の水素を発生させるマグネシウムの質量を とすると

よって、塩酸 とちょうど反応するマグネシウムは である。

手順 3:塩酸を ( 倍)にすると、ちょうど反応するマグネシウムは 、発生する水素の最大は になる。

手順 4:加えたマグネシウムは で、 より多い。したがって塩酸がすべて反応し、マグネシウムは 残る。

手順 5:塩酸がすべて反応するので、発生する水素は塩酸 の最大の量で である。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること