【過去問一問一答】中学理科化学でよく出る問題(化学変化・原子分子)高校入試・受験、定期テスト対策

特定の量の反応物に対して、過不足なく反応するもう一方の反応物の質量の限界値。本実験では20.00gの希塩酸に対して炭酸カルシウムは5.50gまで反応する。

化学変化における物質の質量比として、酸化銅を構成する銅と酸素の質量比は非常に重要です。実験データから酸化銅が完全に還元された際の質量変化を分析すると、銅と酸素は四対一の比率で結びついていることがわかります。具体的には、酸化銅六グラムを還元すると四点八グラムの銅が得られ、残りの一点二グラムが酸素となります。また、この還元には炭素〇点四五グラムが必要で、炭素は酸素一点二グラムと結びついて二酸化炭素一点六五グラムが発生します。試験では質量比三対一や四対三といった数値と混同しやすいため、銅と酸素の比が四対一であることを確実に押さえておく必要があります。

一定量の酸素と結びつくマグネシウムと銅の質量の比が三対八になる関係。これは、それぞれの酸化物において金属原子と酸素原子が一個対一個の割合で結合しており、かつ金属原子自体の質量が異なるために生じる。

炭酸水素ナトリウムを加熱した際の化学変化は、2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 という化学反応式で表される。

炭素に対して酸化銅を過剰な割合で混合して反応させた際、炭素がすべて反応し終わった後に残る、生成物の銅と未反応の酸化銅の混合状態。

蓋をしない容器内で気体が発生する化学変化が起こった際、生成された気体が外部へ放出されることで、容器内に残る物質の合計質量が反応前より軽くなる現象。

マグネシウムが酸素と結びついて酸化マグネシウムが生成される反応は、二分子のマグネシウムと一分子の酸素が反応して二分子の酸化マグネシウムを生じる式で表される。

マグネシウムの酸化の化学反応式は、マグネシウムと酸素が反応して酸化マグネシウムが生成される化学変化を表したもので、２Ｍｇ＋Ｏ２→２ＭｇＯと記述します。この式では反応前後の原子の数を一致させることが重要であり、マグネシウム原子二個と酸素分子一個が反応して酸化マグネシウムの粒子が二個できることを係数を用いて正確に示します。試験ではＭｇ＋ＯやＭｇＯ２といった誤った式を書かないよう注意が必要です。反応前後の原子数を合わせるという基本を忘れず、係数を含めた正しい化学反応式を記述できるようにしておきましょう。

特定の化学反応において、反応に関わる物質の質量の割合は常に一定である。鉄と硫黄が反応して硫化鉄ができるとき、それらは質量の比が７対４の割合で反応する。

化学変化における物質の過不足の計算では、反応する物質の質量比に基づき、どちらが不足して反応を制限するかを見極めることが重要です。例えば酸化銅９グラムには１．８グラムの酸素が含まれ、これをすべて二酸化炭素にするには０．６７５グラムの炭素が必要ですが、炭素が０．６グラムしかない場合は炭素がすべて反応し、酸化銅から酸素を奪う形になります。このとき炭素と酸素は３対８の質量比で反応するため、０．６グラムの炭素と結びつく酸素は１．６グラムと計算できます。試験では二酸化炭素全体の質量や酸化銅に含まれる全酸素量を答えるひっかけ問題が出やすいため、求められているのがどの部分の質量なのかを正しく判断することが大切です。

化学変化が起こる際に周囲から熱を吸収するため、反応する物質やその周囲の温度が下がる現象。

酸化銀が熱によって銀と酸素に分解される変化を、原子の種類と個数が反応前後で一致するように係数を用いて表した化学反応式。

化学変化が起こる際に熱を放出して周囲の温度を上昇させる反応を発熱反応と呼びます。物質が反応して別の物質に変わる際、エネルギーを熱として外部に放出することが特徴です。代表例として酸化カルシウムと水が反応して水酸化カルシウムが生成される反応があり、この反応は激しく多量の熱を出すため乾燥剤や加熱式弁当の熱源に利用されます。試験では熱を吸収する吸熱反応や、物質の状態変化に伴う熱の移動と混同しやすいため注意が必要です。化学変化と熱の関係を正しく理解し、反応の前後で熱がどのように移動しているかに注目して整理しておくことが重要です。

塩化コバルト紙は水に反応して色が変化する試験紙であり、乾燥した状態の青色から、水に触れると赤色（桃色）に変化する性質を持つ。

物質の種類によって、酸素と化学結合を作る力の強さが異なる性質。マグネシウム、炭素、鉄の順に酸素と結びつきやすく、この序列により還元反応が進行するかどうかが決まる。

化学変化によって気体が発生する場合、密閉されていない容器で反応を行うと、発生した気体が外部へ逃げるため全体の質量は減少します。例えば炭酸水素ナトリウムとうすい塩酸を反応させると二酸化炭素が発生しますが、容器のふたを開けたままにすると、この気体が外へ逃げてしまうため、反応後の全体の質量は反応前よりも小さくなります。一方で、ふたを閉めたまま反応させれば気体が容器内に留まるため、発生した気体の質量を含めて全体の質量は保存されます。試験では質量は変わらない、あるいは質量は大きくなるといった誤った選択肢がひっかけとして出題されやすいため、気体が逃げているかどうかを必ず確認するようにしましょう。

酸化物から酸素が奪われる化学変化のこと。炭素などの酸素と結びつきやすい物質を加えて加熱することで、金属の酸化物から酸素を取り除き、単体の金属を取り出すことができる。

炭を密閉せずに燃焼させると、二酸化炭素が発生して空気中に拡散するため質量は減少するが、スチールウールを燃焼させると空気中の酸素と結びつくため質量が増加する。

炭酸水素ナトリウムと塩酸の反応は、両者が反応して塩化ナトリウムと水、二酸化炭素が生成される過程を化学反応式で表したものです。炭酸水素ナトリウムに塩酸を加えると激しく泡を出して二酸化炭素が発生し、化学反応式では左側に炭酸水素ナトリウムと塩酸、右側に生成物である塩化ナトリウムと水、二酸化炭素を配置し、両辺の原子の数が等しくなるように記述します。試験では水素や水酸化ナトリウムと混同しやすいため、生成される物質が塩化ナトリウムと水、二酸化炭素であることを正確に区別して覚えることが重要です。

銅や塩素のように、ただ１種類の元素のみから構成されている物質を指す用語。

金属には酸素との結びつきやすさに強弱があり、種類によって酸素と反応して酸化物を作ろうとする傾向が異なります。この性質を利用すると、他の物質から酸素を奪う反応によって金属を取り出すことが可能です。例えば、酸化鉄とアルミニウムの混合物を加熱すると、アルミニウムが鉄から酸素を奪い取り、酸化アルミニウムと鉄に変化します。これはアルミニウムの方が鉄よりも酸素と非常に強く結びつく性質を持っているためです。試験では鉄の方が酸素と結びつきやすいと誤解したり、加熱しても反応しないと勘違いしたりするひっかけ問題が出やすいため注意が必要です。金属ごとの酸素との結びつきやすさの違いを正しく理解しておくことが重要です。

化学反応式において、反応物と生成物の原子の数を一致させるために物質の化学式の前に付ける数値。炭酸カルシウムと塩化水素の反応では、塩化水素の係数は2となる。

水素と酸素が反応して水ができる水の合成の化学反応式は、水素分子二個と酸素分子一個が結びついて水分子二個ができる反応を表したものです。この反応は燃料電池車のエネルギー源として利用されており、記述の際は反応前後の原子の数を合わせるため適切な係数を用いて２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏと書く必要があります。よくある間違いとしてＨ２＋Ｏ２＝Ｈ２Ｏや２Ｈ＋Ｏ＝Ｈ２Ｏと書いてしまうケースがありますが、これらは反応前後の原子の数が合っていないため誤りです。化学反応式では必ず反応前後の原子の数が等しくなるように係数をつけて表現することを忘れないようにしましょう。

うすい塩酸と炭酸水素ナトリウムが反応した際に発生する、二酸化炭素という特定の性質を持つ気体のこと。

酸化銀を加熱して分解した際などに発生する気体で、助燃性を持ち、空気より密度が大きい性質がある。

有機物であるメタンが酸素と激しく反応し、熱や光を出しながら二酸化炭素と水に変化する酸化反応。

実験データに基づき、混合物に含まれる特定の物質の質量を求め、全体に対する割合を百分率などで算出すること。

炭酸水素ナトリウムと薄い塩酸を反応させた際に発生する、石灰水を白く濁らせる性質を持つ気体。

水酸化ナトリウム水溶液の電気分解において、陽極側から酸素が発生する現象を理解しておくことが重要です。このとき発生する酸素には物を燃やすのを助ける助燃性があるため、火のついた線香を近づけると線香の炎が激しく燃え上がる性質があります。試験では陽極から発生する気体を問われることが多く、水素や二酸化炭素、あるいは塩素といった他の気体と混同しないよう注意が必要です。水酸化ナトリウム水溶液の電気分解では、陽極からは必ず酸素が発生するという点をしっかりと押さえておきましょう。

銅の酸化の化学反応式は、銅を空気中で加熱した際に酸素と結びついて黒色の酸化銅が生成される変化を表したものです。この反応では二個の銅原子と一個の酸素分子が反応して二個の酸化銅の粒子ができ、赤褐色の銅が黒色の酸化銅に変化することで反応の進行を確認できます。試験では銅と二酸化炭素の反応と混同しないよう注意が必要であり、また酸化反応と逆の還元反応についても区別して理解しておくことが重要です。反応の前後で物質の種類が変わるこの化学変化を正しく理解し、化学反応式を正確に書けるようにしておきましょう。