化学変化質量を求める問題

たむかい学習教室
6月29日
読了時間: 9分

化学変化質量を求める問題

　当ブログでは、授業のポイント解説をしています。

　中２理科では、酸化や分解などの「化学変化」の単元に、物質の質量を求める学習があります。結びつく物質どうしの質量は一定の割合（比例の関係）になるため、比の計算を使って求めます。本県の高校入試にもよく出題される内容で、ふだんから問題文をていねいに読み解くことや、情報を整理しながら計算することを心がけます。

問題

銅10.0ｇを十分に加熱すると、酸化銅12.5gができた。

1）銅の質量と、銅と結びつく酸素の質量の割合を、最も簡単な整数の比で表しなさい。

2）銅14.0ｇと結びつく酸素の質量は何ｇか、求めなさい。

1）

結びついた酸素の質量

12.5－10.0＝2.5ｇ

銅と酸素の質量比

10.0：2.5

＝４：１

2）

結びつく酸素の質量をｘｇとする

銅と酸素の質量比４：１より

４：１＝14.0：ｘ

４ｘ＝14

ｘ＝3.5ｇ

問題

酸化マグネシウム1.20ｇを十分に加熱すると、酸化マグネシウム2.00ｇができた。

1）酸化マグネシウム7.00ｇができたとき、酸素と結びついたマグネシウムの質量を求めなさい。

2）酸化マグネシウム3.80ｇができたとき、マグネシウムと結びついた酸素の質量を求めなさい。

1）

酸化前のマグネシウムと酸化後のマグネシウムの質量比

1.20：2.00

＝３：５

求める酸化前のマグネシウムの質量をｘｇとする

３：５＝ｘ：7.00

５ｘ＝21

ｘ＝4.2ｇ

2）

酸化前のマグネシウムの質量をｙｇとする

３：５＝ｙ：3.80

５ｙ＝11.4

ｙ＝2.28ｇ

2.28ｇのマグネシウムから、3.80ｇの酸化マグネシウムができたから、結びついた酸素の質量は

3.80－2.28＝1.52ｇ

よって、1.52ｇ

問題

マグネシウムが燃焼するとき、反応するマグネシウムと酸素の質量の比は３：２である。1.5ｇのマグネシウムが完全に反応したときにできる酸化マグネシウムの質量は何ｇか、求めなさい。

結びつく酸素の質量をｘｇとする

３：２＝1.5：ｘ

３ｘ＝３

ｘ＝1.0ｇ

結びつく酸素の質量が1.0ｇだから、

1.5＋1.0＝2.5

よって、2.5ｇ

問題

酸化銅を得るために、Ａ～Ｃの班ごとに銅粉末をはかりとり、それぞれをステンレス皿全体にうすく広げてガスバーナーで十分に熱した。その後、よく冷やしてからできた酸化銅の質量を測定した。次の表は、班ごとの結果をまとめたものである。

同様の操作で3.0ｇの酸化銅を得るとき、銅と結びつく酸素の質量は何ｇか、求めなさい。

銅と酸化銅の質量比

Ａ班

1.40：1.75＝４：５

Ｂ班

0.80：1.00＝４：５

Ｃ班

0.40：0.50＝４：５

この結果から、3.0ｇの酸化銅を得るときの銅の質量を求める。

求める銅の質量をｘｇとする

４：５＝ｘ：3.0

５ｘ＝12

ｘ＝2.4ｇ

2.4ｇの銅から、3.0ｇの酸化銅が得られたから、結びついた酸素の質量は

3.0－2.4＝0.6ｇ

よって、0.6ｇ

問題

Ａ）炭酸水素ナトリウムをはかりとり、図のようにステンレス皿に広げて一定の時間加熱し、冷ましてからステンレス皿上の物質の質量を測定した。その後、再び一定の時間加熱し、加熱後の物質の質量を測定する操作を繰り返した。

Ｂ）炭酸水素ナトリウムの質量を変えて、Ａと同じ実験を行った。表は、測定結果をまとめたものである。

炭酸水素ナトリウム7.00ｇを加熱し、加熱後の物質の質量に変化が見られなくなったとき、残った物質の質量は何ｇか。ただし、炭酸水素ナトリウムの加熱によって生じる水は、全て蒸発するものとする。

炭酸水素ナトリウムの熱分解

反応式

２ＮａＨＣＯ₃ → Ｎａ₂ＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂

炭酸ナトリウムと水と二酸化炭素が発生する

炭酸水素ナトリウムの質量が2.00ｇのとき、加熱後の物質（炭酸ナトリウム）の質量は３回目から変わらないから、加熱後の質量が1.26ｇになったとき完全に熱分解したことが分かる。

炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムの質量比は、2.00：1.26

求める炭酸ナトリウムの質量をｘｇとする

2.00：1.26＝7.00：ｘ

２ｘ＝8.82

ｘ＝4.41ｇ

よって、4.41

※

2.00：1.26　×２

→　4.00：2.52

2.00：1.26　×３

→　6.00：3.78

炭酸水素ナトリウム4.00ｇ、6.00ｇを加熱したときも同じ質量比

問題

下の図のような装置を組み立てたあと、注射器を用いて水素20cm³と酸素ｘcm³をチューブの下端にあけた穴から入れた。点火装置のスイッチを入れてチューブの中の気体に点火したところ、爆発して燃えた。このとき、チューブの中に気体は残らなかった。これについて、あとの問いに答えなさい。

1）ｘの値を求めなさい。

2）酸素17cm³と過不足なく反応する水素の体積は何cm³か、求めなさい。

1）

２Ｈ₂＋Ｏ₂→２Ｈ₂Ｏ

２Ｈ₂＋１Ｏ₂

水素と酸素の体積比は２：１

２：１＝20：ｘ

２ｘ＝20

ｘ＝10

2）

求める水素の体積をｙcm³とする

２：１＝ｙ：17

ｙ＝34

よって、34cm³

問題

Ａ～Ｅ班の５つの班ごとに銅の粉末をはかりとり、各班で銅の粉末を下の図のようによくかき混ぜながら、黒くなるまで十分に加熱した。その後、冷えてからそれぞれの加熱後の質量をはかると、表のような結果になった。これについて、あとの問いに答えなさい。

新たに2.8ｇの銅の粉末をはかりとり、加熱した。途中で加熱をやめて、質量をはかったところ、3.2ｇだった。このとき、酸素と反応していない銅の粉末は何ｇか、求めなさい。

2.8ｇの銅と結びついた酸素の質量は、

3.2－2.8＝0.4ｇ

各班の結果から、銅と酸化銅の質量比は４：５

銅と酸素の質量比も各班同じになる

Ａ班の結果から、結びつく酸素の質量は

1.5－1.2＝0.3ｇ

銅と酸素の質量比は、

1.2：0.3＝４：１

0.4ｇの酸素と結びつく銅の質量をｘｇとする

４：１＝ｘ：0.4

ｘ＝1.6ｇ

以上から、酸素と反応していない銅の質量は、

2.8－1.6＝1.2ｇ

問題

鉄を燃焼させると、鉄原子と酸素原子とが［鉄原子の個数］：［酸素原子の個数］＝２：３の割合で結びつくものとする。このとき、鉄の質量と結合する酸素の質量との比は７：３である。

1）鉄2.8ｇと結びつく酸素の質量は何ｇか、求めなさい。

2）鉄原子100個と結びつく酸素分子の個数は何個か、求めなさい。

3）鉄原子１個の質量は、酸素原子１個の質量の何倍か、求めなさい。

1）

求める酸素の質量をｘｇとする

７：３＝2.8：ｘ

７ｘ＝8.4

ｘ＝1.2　1.2ｇ

2）

酸素原子の個数をｘ個とする

２：３＝100：ｘ

２ｘ＝300

ｘ＝150個

酸素原子２個が結びついて酸素分子になるから、

150÷２＝75　75個

3）

鉄原子１個あたりの質量は、

７÷２＝3.5

酸素原子１個あたりの質量は、

３÷３＝１

以上から

3.5÷１＝3.5　3.5倍

入試問題（青森県立高入試）

2025年

3）解説

混ざった物質をｙｇとすると、

炭酸水素ナトリウムの質量は（5.97ーｙ）ｇ、加熱後の白い物質の質量は（3.93ーｙ）ｇ

1.60：1.00＝（5.97ーｙ）：（3.93ーｙ）

８：５＝（5.97ーｙ）：（3.93ーｙ）

29.85－5ｙ＝31.44－8ｙ

3ｙ＝1.59

ｙ＝0.53

加熱前の炭酸水素ナトリウムの質量は、

5.97ー0.53＝5.44g

よって、

5.44÷5.97×100＝91.1％

2023年

4）解説

混合物に含まれる銅の質量をｘｇとする

マグネシウムの質量は（1.10－ｘ）ｇ

銅と酸素の質量比は４：１

銅ｘｇと結びつく酸素の質量は、

ｘ×1/4＝1/4ｘｇ　①

マグネシウムと酸素の質量比は３：２

マグネシウム（1.10－ｘ）ｇと結びつく酸素の質量は、

（1.10－ｘ）×2/3

＝2（1.10－ｘ）/3 ｇ　②

加熱後の結びついた酸素の質量は、

1.50－1.10＝0.4ｇ

①＋②＝0.4だから

1/4ｘ＋2（1.10－ｘ）/3＝0.4

ｘ＝0.8　0.80ｇ

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