中学理科「化学反応」銅と酸素の反応と質量の関係

中学理科「化学反応」銅と酸素の反応と質量の関係

◆問題

銅粉を空気中で充分に加熱すると空気中の酸素と銅粉が反応して黒色の物質が得られる。銅粉の質量とこの黒色の物質の質量の関係を調べるため、Ａ班〜Ｅ班に分かれて、それぞれ質量が異なる銅粉を用いて、銅粉を加熱し黒色の物質を得る実験を行った。以下の表は、銅粉と黒色の物質の質量をまとめたものである。
　　｜銅粉(ｇ)｜黒色の物質(ｇ)｜
Ａ班｜０．５｜０．６｜
Ｂ班｜１．０｜１．３｜
Ｃ班｜１．５｜１．９｜
Ｄ班｜２．０｜２．５｜
Ｅ班｜２．５｜２．９｜

(1) 得られた黒色の物質は何か？物質名を答えよ。
(2) この実験の化学反応を、化学反応式で示せ。
(3) Ｅ班は加熱が不十分だったため、反応しなかった銅粉が残っていた。Ａ〜Ｄ班の実験結果から、銅粉と黒色の物質の質量には比例の関係があると推定できる。Ｄ班の結果を参考に、銅と酸素の質量比を最も簡単な整数比で求めよ。
(4) 銅粉１０ｇを充分に加熱したとき、何ｇの黒色の物質が得られるか求めよ。


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◆解答

(1) 得られた黒色の物質は何か？物質名を答えよ。
銅と酸素が反応すると、酸化銅が得られます。


(2) この実験の化学反応を、化学反応式で示せ。
まずはそれぞれの物質を表す化学式を書いて、
Ｃｕ＋Ｏ2→ＣｕＯ

あとは原子の個数を合わせます。
２Ｃｕ＋Ｏ2→２ＣｕＯ


(3) Ｅ班は加熱が不十分だったため、反応しなかった銅粉が残っていた。Ａ〜Ｄ班の実験結果から、銅粉と黒色の物質の質量には比例の関係があると推定できる。Ｄ班の結果を参考に、銅と酸素の質量比を最も簡単な整数比で求めよ。
Ｄ班の結果は、「銅：酸化銅＝２：２．５＝４：５」です。
「酸素＝酸化銅−銅」だから、

銅：酸素＝４：１


(4) 銅粉１０ｇを充分に加熱したとき、何ｇの黒色の物質が得られるか求めよ。
銅：酸化銅＝４：５だから、

１０：ｘ＝４：５
　　４ｘ＝５０
　　　ｘ＝１２．５

というわけで、１２．５ｇの黒色の物質(酸化銅)が得られる。


◆関連事項
銅の酸化
中学理科化学反応まとめ


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