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状態変化

物質の性質と密度、気体の発生と集め方、水溶液と溶解度、状態変化と融点・沸点を、粒子のモデルと実験で調べる。

このLessonでできるようになること

  • 状態変化で体積は変わるが質量は変わらないことを、粒子のモデルで説明できる
  • 融点・沸点を使って物質を見分けられる
  • 蒸留で混合物を分けられる理由を、温度変化のグラフから説明できる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

状態変化と粒子

物質が温度によって、固体 ⇄ 液体 ⇄ 気体と姿を変えることを状態変化といいます。

状態変化と粒子のモデル 固体では粒子が規則正しく並び、液体では粒子が動きまわれるが近くにあり、気体では粒子が自由に飛び回って間隔が広い。状態が変わっても粒子の数は変わらないので、質量は変わらない。 固体 液体 気体 加熱
状態が変わっても、粒子の数は変わらない
  • 状態変化では、体積は変わるが、質量は変わらない(粒子の数は変わらない)。
  • 多くの物質は、液体 → 固体で体積が小さくなる(ロウの中央がへこむ)。水は例外で、氷になると体積が大きくなるので、氷は水に浮く。

融点と沸点

固体がとけて液体になるときの温度を融点、液体が沸騰して気体になるときの温度を沸点といいます。純粋な物質では、融点・沸点は物質によって決まっていて、とけている間・沸騰している間は温度が一定です。

水と、水とエタノールの混合物を加熱したときの温度 水(実線)は100 ℃で沸騰し、沸騰している間は温度が一定になる。水とエタノールの混合物(点線)は、沸騰が始まっても温度がゆるやかに上がり続け、一定にならない。 2 4 6 8 10 20 40 60 80 100 120 0 加熱時間(分) 温度(℃) 水 水とエタノールの混合物 沸点 100 ℃
純粋な水は沸騰中に温度が一定。混合物は一定にならない
物質 融点(℃) 沸点(℃)
水 0 100
エタノール −115 78

蒸留

液体を加熱して沸騰させ、出てくる気体を冷やして再び液体にして集める方法を蒸留といいます。沸点のちがいを利用して、混合物から物質を分けられます。水とエタノールの混合物では、沸点の低いエタノールが先に多く出てきます(はじめに集めた液はよく燃える)。

例題

グラフから物質を考えよう

ある液体を加熱すると、78 ℃付近で沸騰が始まり、その間の温度は一定だった。この液体として考えられるものは。

解き方

沸騰中に温度が一定なので純粋な物質。沸点が約 78 ℃なのでエタノールと考えられる。

自分でやってみる

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間違えやすいポイント

「状態が変わると質量も変わる」

粒子の数は変わらないので質量は変わらない。変わるのは体積。

「混合物にも決まった沸点がある」

混合物は沸騰が始まっても温度が上がり続け、決まった沸点を示さない。

まとめ

確かめること できること
1 状態変化で体積は変わるが質量は変わらないことを、粒子のモデルで説明できる
2 融点・沸点を使って物質を見分けられる
3 蒸留で混合物を分けられる理由を、温度変化のグラフから説明できる

理解度チェック

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