2021年08月28日

中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係B

中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係B

◆問題

4.0gの銅を完全に酸化させると5.0gの酸化銅が得られるとして、次の問いに答えよ。

(1) 反応する銅と酸素の質量の比を答えよ。
(2) 2.0gの銅は、何gの酸素と反応するか求めよ。
(3) 10gの酸化銅を得るためには、最低何gの銅が必要か求めよ。


この記事では(3)を解説します。


銅板と亜鉛板のセットです。実験用ですが、オブジェとしても活用できそう?



◆解答解説

化学反応は一定の割合で起こります。
(1)で求めたように、銅と酸素の質量の比は4:1です。

銅と酸素が4:1なら、できる酸化銅の比は5ですね。

銅の質量が変わっても、この比は変わりません。

10gの酸化銅を得るために必要な銅をxgとすると、

10:x=5:4
  5x=40
   x=8

有効数字を2桁とすれば、8.0g


この問題の最初に戻る→(1) 反応する銅と酸素の質量の比を答えよ。


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中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係A

中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係A

◆問題

4.0gの銅を完全に酸化させると5.0gの酸化銅が得られるとして、次の問いに答えよ。

(1) 反応する銅と酸素の質量の比を答えよ。
(2) 2.0gの銅は、何gの酸素と反応するか求めよ。
(3) 10gの酸化銅を得るためには、最低何gの銅が必要か求めよ。


この記事では(2)を解説します。


銅板と亜鉛板のセットです。実験用ですが、オブジェとしても活用できそう?



◆解答解説

化学反応は一定の割合で起こります。
(1)で求めたように、銅と酸素の質量の比は4:1です。

銅の質量が変わっても、この比は変わりません。

2.0gの銅に対してxgの酸素が反応するので、比例式を作ると、

2.0:x=4:1

あとは普通に解いて、

4x=2
 x=1/2

有効数字を2桁とすれば、0.50gの酸素と反応する。ということができます!


次の問題→(3) 10gの酸化銅を得るためには、最低何gの銅が必要か求めよ。


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2021年08月27日

中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係@

中学理科「化学変化と質量」銅の酸化と質量の関係@

◆問題

4.0gの銅を完全に酸化させると5.0gの酸化銅が得られるとして、次の問いに答えよ。

(1) 反応する銅と酸素の質量の比を答えよ。
(2) 2.0gの銅は、何gの酸素と反応するか求めよ。
(3) 10gの酸化銅を得るためには、最低何gの銅が必要か求めよ。


この記事では(1)を解説します。


銅板と亜鉛板のセットです。実験用ですが、オブジェとしても活用できそう?



◆解答解説

化学反応は一定の割合で起こります。
反応の材料となる物質は、決まった割合で反応し、必要な材料の一部だけでもなくなったらそれ以上反応は進まない。というイメージです。

「4.0gの銅を酸化したら5.0gの酸化銅が得られる」ので、質量が1.0g増えています。
この増えた分が酸素ですね。

つまり、銅4.0gには酸素1.0gが反応する。ということができます。
だから、銅と酸素の質量の比は

4:1

ですね!


次の問題→(2) 2.0gの銅は、何gの酸素と反応するか求めよ。


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2021年08月19日

中学理科「濃度」濃度40%の塩酸を薄めて2%にする

中学理科「濃度」

◆問題

濃度40%の塩酸が20gある。この塩酸を水で薄めて2%の塩酸を作りたい。水を何g加えれば良いか求めよ。


◆解答解説

濃度の計算の問題です。
理科の場合、計算が出てきた時点で問答無用でパス!という人も多いかと思いますが、濃度の計算は数学との共通分野でもあるので、これができるようになれば一石二鳥ですよ!安易に諦めず、できることをやっていきましょう!

濃度の問題では、溶けている物質つまり溶質の質量を表すことが大切です。

「塩酸」はHClの水溶液で、「40%の塩酸」は、水溶液の質量20gのうち40%がHClである。ということです。
20gの40%は、

20×(40/100)

で表すことができますね。


薄めた後の水溶液についても同様に考えてみましょう!

水は何g加えるかわからないのでxgとしておきます。

20gの塩酸にxgの水を加えると、合計で何gでしょうか?
もちろん、(20+x)gですね!

「水を加えて2%にする」ので、(20+x)gの2%がHClである。ということができます。
つまり、含まれるHClの質量は、

(20+x)×(2/100)

と表すことができますね。


水を加えても含まれるHClの質量は変わらないので、水を加える前の20×(40/100)と、水を加えた後の(20+x)×(2/100)は等しいはずです。
等しいならイコールで結ぼう!と考えて、

(20+x)×(2/100)=20×(40/100)

このような方程式ができました。
あとは普通に計算です。
まずは両辺に100を掛けると、

(20+x)×2=20×40

カッコを外して移項などをしていけば・・・

40+2x=800
   2x=800−40
   2x=760
    x=380

ということで、水は380g加えればよい。とわかりました!


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2021年03月02日

中学理科「化学反応式」炭酸水素ナトリウムの熱分解

中学理科「化学反応式」炭酸水素ナトリウムの熱分解


炭酸水素ナトリウムは加熱すると3つの物質に分解されます。

炭酸ナトリウム、水、二酸化炭素です。

中学レベルとしては、難易度高めですが、身近な物質でもあるので、最近よく出題されているように感じます。(まさに、2021年茨城県立高校入試にも出題されました)

化学反応式も作れるようにしておくとよいです。


基本的な手順は化学反応式の基本的な作り方をご覧ください。


@それぞれの物質名を書く
炭酸水素ナトリウム→炭酸ナトリウム+水+二酸化炭素

A化学式を書く
NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2

B原子の個数が合っていないので、足りない方の係数を増やして合わせる
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2

C両辺ともに、ナトリウムは2個、水素は2個、炭素は2個、酸素は6個で、原子数が合ったのでこれで完成!


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2021年01月09日

中学理科(用語)「オームの法則」

中学理科(用語)「オームの法則」

★オームの法則(Ohm's law)

電気回路では、電流I・電圧V・抵抗Rの間に一定の関係V=IRが成り立ちます。
これをオームの法則といいます。


「V=IR」は、そのまま見れば、「電圧は電流と抵抗の積」を意味しますが、実用的には、

「V,I,Rの3のパラメータのうち2つがわかれば残り1つがわかる。」

と理解しておいた方がよいです。

また、式を変形すれば「I=V/R」「R=V/I」を、簡単に導くことができますね。
これら変形した形は「覚える」よりも「導く」ようにしておいた方が応用が利くと思います。


◆関連項目
電流、電圧、抵抗、電位、リアクタンス、インピーダンス


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2020年08月20日

中学理科、高校物理(用語)「等速直線運動」

中学理科、高校物理(用語)「等速直線運動」

★等速直線運動(uniform linear motion)

重力の働かない宇宙空間を飛翔する物体のように、速度の変化しない運動のこと。

物体が力を受けていないまたは、物体が受ける力の合力がゼロであるときに、物体は等速直線運動をする。


物理の問題では、「なめらかな水平面上」などを移動する物体は、摩擦力を無視できるとして、等速直線運動をすると考えます。

「等加速度直線運動」と「等速直線運動」は文字の見た目が似ているので、勘違いしないように気をつけましょう!


◆関連項目
速度、速さ加速度等加速度運動


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2020年02月24日

中学理科「物理的分野」「記録タイマー」

中学理科「物理的分野」「記録タイマー」

記録タイマーは、一定の時間間隔で打点する装置で、50Hzの電源ならば、1秒間に50回打点します。
一定の時間間隔で打点するので、その間隔を調べることで、物体の運動の速さを調べることができます。

50Hzの場合、打点の時間間隔は1/50秒です。

普通の問題では、5打点を1セットにして、5/50=1/10=0.1秒を基準にして扱うことが多いです。

5打点ごとに記録テープを切断し、「テープ1本=0.1秒」と考えます。

例えば、5打点の距離が10cmならば、0.1秒で10cmなので、1秒ならばその10倍の100cm進むことになります。
つまり、この場合の速さは100cm/秒ですね。


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2019年03月28日

中学理科「中和反応」

中学理科「中和反応」

中和反応は、酸性の水溶液とアルカリ性の水溶液が反応して起こります。

具体的には、水素イオンと水酸化物イオンが反応して水ができる反応が中和反応です。

H++OH-→H2O

ですね。

中和反応が起こってできる水以外の物質を「塩(えん)」と言います。


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2019年03月18日

中学理科「化学反応式」銀の酸化

中学理科「化学反応式」銀の酸化

中学理科で「銀の酸化」の化学反応式に関する問題がよく出題されます。
よく出てくるので、覚えてしまう人も多いと思いますが、論理的に考えて式を作れるようにしておいた方がよいです。

基本的な手順は化学反応式の基本的な作り方をご覧ください。

銀の酸化を化学反応式で表すときは・・・

@それぞれの物質名を書く
銀+酸素→酸化銀

A化学式を書く
Ag+O2→Ag2O

BC酸素の個数が合っていないので、足りない方の係数を増やして合わせる
Ag+O2→2Ag2O

DAgも合ってないので、足りない方を増やす
4Ag+O2→2Ag2O

E銀原子は両辺に4個ずつ、酸素原子は両辺に2個ずつ。すべて合ったので、これで完成!


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中学理科「化学反応式」の作り方

中学理科「化学反応式」の作り方

中学レベルでは、代表的な化学反応式を覚える。という対処方法で、問題は正解できますが、
その後のことを考えると、以下の次のような手順で作ることを理解しておいた方良いです。

@反応前と反応後の物質名を書く
A書いた物質名の化学式を書く
B両辺のそれぞれの原子の個数を比べて、数が合っていないものを見つける
C数が合っていない原子は、足りない方の化学式の前の係数を増やして合わせる
D化学式の係数を増やした結果、他の原子の数が合わなくなっている場合は、BCと同様に合わせる
E全部の原子の個数が合えば完成!

注意点としては、正しい化学式を書いたら、右下の小さい数は変更してはいけない。ということです。
たとえば、CO2のCの数が足りない場合に、C2O2などとしてはいけません。そんな物質はない。または、その化学反応式では登場しない物質だからです。

一方、係数はその物質の個数を表すので、個数を変更したい場合は、係数を変更します。

また別の記事で、具体的な化学反応式を用いて解説したいと思います。


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