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化学変化と質量

物質の分解、原子・分子と化学式、化学変化と化学反応式、酸化と還元、化学変化と熱、質量の保存と質量の比を、実験と粒子のモデルで説明する。

このLessonでできるようになること

  • 化学変化の前後で全体の質量が変わらないことを、原子で説明できる
  • 金属と酸素が結びつく質量の比を使って計算できる
  • 加熱をくり返したときの質量の変化を、グラフから読み取れる

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

質量保存の法則

化学変化の前後で、物質全体の質量は変わりません。これを質量保存の法則といいます。原子の組み合わせが変わるだけで、原子の種類と数は変わらないからです。

実験 ふたを閉じて(密閉して)はかる ふたを開けてからはかる
石灰石とうすい塩酸(二酸化炭素が出る) 変わらない 気体が出ていったぶん軽くなる
うすい硫酸と水酸化バリウム水溶液(白い沈殿) 変わらない 変わらない(気体が出ない)

スチールウールを空気中で燃やすと、結びついた酸素のぶんだけ質量がふえます。これも、外から入った酸素まで含めれば質量は保存されています。

金属と酸素が結びつく質量の比

銅の粉末を加熱しては質量をはかることをくり返すと、やがて質量がふえなくなります。銅がすべて酸素と結びついたからです。

銅を加熱した回数と質量 銅1.00 gを加熱してはかることをくり返す。質量は1.13 g、1.21 g、1.25 gとふえ、3回目からは1.25 gのまま変わらない。 1 2 3 4 5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 加熱の回数(回) 加熱後の質量(g) これ以上ふえない
3回目の加熱からは、質量が変わらない

銅の質量を変えて十分に加熱すると、できる酸化銅の質量は銅の質量に比例します。

銅の質量と酸化銅の質量 銅0.4 g、0.8 g、1.2 g、1.6 gを十分に加熱すると、酸化銅は0.5 g、1.0 g、1.5 g、2.0 gになる。グラフは原点を通る直線。 0.4 0.8 1.2 1.6 0.5 1.0 1.5 2.0 0 銅の質量(g) 酸化銅の質量(g)
グラフは原点を通る直線になる
金属 金属:酸素 金属:酸化物
銅 4:1 4:5
マグネシウム 3:2 3:5

計算の手順

  1. 結びついた酸素の質量 = 加熱後の質量 − 加熱前の金属の質量
  2. 比を使って、その酸素と結びついた金属の質量を求める
  3. 「反応していない金属」は、全体からその量を引く

動かして確かめる

変える条件を一つ決め、結果を予想してから操作しよう。

銅を加熱した回数と質量 銅1.00 gを加熱してはかることをくり返す。質量は1.13 g、1.21 g、1.25 gとふえ、3回目からは1.25 gのまま変わらない。 1 2 3 4 5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 加熱の回数(回) 加熱後の質量(g) これ以上ふえない
金属の種類と質量を選ぶと、加熱の回数ごとの質量が表で分かる学習用モデル。結びつく比は銅4:1、マグネシウム3:2。

例題

反応していない銅を求めよう

銅 2.0 g を加熱したら、途中で 2.3 g になった。まだ反応していない銅は何 g か。

解き方

結びついた酸素は 2.3 − 2.0 = 0.3 g。銅:酸素=4:1 なので、反応した銅は 0.3 × 4 = 1.2 g。残りは 2.0 − 1.2 = 0.8 g。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「ふたを開けて軽くなったのは、質量保存の法則が成り立たないから」

出ていった気体まで含めれば、質量は保存されている。

「酸化銅の質量に 4:1 を使う」

4:1 は銅と酸素の比。銅と酸化銅なら 4:5。何と何の比かを確かめる。

まとめ

確かめること できること
1 化学変化の前後で全体の質量が変わらないことを、原子で説明できる
2 金属と酸素が結びつく質量の比を使って計算できる
3 加熱をくり返したときの質量の変化を、グラフから読み取れる

理解度チェック

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