【過去問一問一答】中学理科化学でよく出る問題(物質の性質)高校入試・受験、定期テスト対策

溶液全体の質量に対する溶質の質量の割合。100gの5%水溶液を調整する場合、溶質である水酸化ナトリウムは5g、溶媒である水は95g必要となる。

高温の水溶液を冷却した際、溶けている物質の質量が冷却後の温度における溶解度を上回る場合、溶けきれなくなった分が結晶として現れる。

質量100gの液体（水）が凝固して体積が10立方センチメートル増加し、110立方センチメートルになった場合、その密度は約0.91g/立方センチメートルとなる。

気体を水で満たした容器の中に集める方法であり、主に水に溶けにくい性質を持つ気体を収集したり、集めた気体の体積を正確に測定したりする際に用いられる。

ガスバーナーを点火する際は、まず元栓とコックを開いた後、マッチなどで火を近づけながらガス調節ねじを回して点火し、その後に空気調節ねじを操作して炎の色を整える。

物質が液体から気体に変化する状態変化と粒子のモデルでは、粒子そのものの大きさや種類は変わらないことが重要です。加熱によって粒子が活発に熱運動を行うと、粒子どうしの距離が大きくなることで体積が増加し、袋が膨らむなどの現象が起こります。このとき注意すべきなのは、粒子間の間隔が広がるだけであり、粒子の数が増えたり、粒子自体の大きさが大きくなったりするわけではないという点です。また、粒子の重さや性質、数自体は変わらないため、状態変化の前後で全体の質量は変化しません。試験では粒子の数や大きさが変わると誤解しやすいため、あくまで粒子間の距離の変化が体積増加の原因であることを理解しておく必要があります。

特定の温度において、一定量の溶媒に溶かすことができる溶質の最大量を溶解度といい、加えた物質の質量がこの値を超えると溶けきれずに残る。

水上置換法は、発生した気体を水の中に通し、水と置き換えて容器に集める方法です。水槽の中に水を満たした集気びんや試験管を逆さに立てて気体を送り込むため、空気の混入が少なく、酸素のように水に溶けにくい性質を持つ気体を純粋な状態で集めるのに非常に適しています。ただし、この方法は水に溶けやすい気体には向いていません。水に溶けやすい気体を集める場合は、水上置換法ではなく上方置換法などの別の方法を用いる必要があるため、気体の性質に合わせて適切に使い分けることが試験対策として重要です。

物質が液体から固体に変化する際、物質を構成する粒子の集まり方や運動の状態は変化するが、粒子自体の種類や数は変化しない。

無色で強い刺激臭があり、水に非常に溶けやすい性質を持つ気体。肥料の原料や冷媒として利用される。

一定量の溶媒に物質を最大限まで溶かした飽和水溶液の質量は、その温度における物質の溶解度と溶媒の質量の和で決まります。例えば70度の水100グラムに物質を溶かして飽和水溶液を作るとき、その質量は水と溶質の質量の合計となります。溶解度曲線を確認すると70度における硝酸カリウムの溶解度はミョウバンの溶解度よりも大きいため、硝酸カリウムを溶かした飽和水溶液のほうが全体の質量は大きくなります。ここで注意が必要なのは、溶解度と飽和水溶液の質量比較においてミョウバンのほうが質量が大きいと勘違いしてしまうひっかけ問題です。溶解度曲線から読み取れる値を正しく計算に用いることが重要です。

同一温度における同一物質の飽和水溶液は、溶けている溶質の割合が等しくなる性質。

貝殻などの炭酸カルシウムを主成分とする物質にうすい塩酸を加えることで、二酸化炭素が発生する。

二酸化炭素の発生と性質について理解しておくべきポイントは、その収集方法と密度、溶解度の関係です。二酸化炭素は空気よりも密度が大きいため下方置換法で集めることができ、水に少し溶ける性質があるため水上置換法でも集めることができます。純度の高い気体を集めるには水上置換法が適していますが、空気より重い性質を利用して下方置換法で集めることも可能です。試験では密度が小さいと誤認させたり、上方置換法が適していると誤解させたりするひっかけ問題が出やすいため注意が必要です。また、水に非常に溶けやすいという誤った情報にも惑わされないよう、水に少し溶けるという性質を正確に覚えておきましょう。

炭素を基本骨格として含まない物質。加熱しても黒く焦げたり、燃えて二酸化炭素を発生させたりしないことが特徴。

水や酸に対して溶解性や反応性を持たない物質は、ろ過や化学反応を用いた分離工程を経て、最終的に不純物のない状態で取り出すことができる。

液体と、それに溶けていない固体の混合物を、ろ紙の穴の大きさの差を利用して分離する操作。

液体に物質が溶けるとき、物質を溶かしている液体を溶媒といい、溶けている物質を溶質という。

メスシリンダーによる体積の測定を行う際は、まず目線の高さを液面の水平な位置に合わせることが重要です。視差による誤差を防ぐため、目線を液面と水平に保つ必要があります。液面は表面張力により端がわずかに盛り上がるため、必ず中央の平らな面を基準として読み取らなければなりません。また、実験データの精度を高めるために、最小目盛りの十分の一まで目分量で読み取ることが理科教育における標準的な作法です。試験では液面の端の盛り上がった部分を読み取ってしまったり、目線を水平に合わせなかったりするミスが多いため、測定の際はこれらの点に十分注意してください。

密度は物質の質量を体積で割った値であり、物質の種類によって決まっている。質量と体積の関係を示すグラフにおいて、同じ密度を持つ物質は原点を通る同一の直線上に並ぶ。

気体の収集法の一つである下方置換法は、水に溶けやすく、かつ空気よりも密度が大きい気体を集めるのに適した方法です。気体を集める際は、まず水に溶けにくいかどうかを確認し、溶けにくい場合は水上置換法を用います。水に溶けやすい気体の場合、空気より密度が大きければ下方置換法を、密度が小さければ上方置換法を用いて収集します。試験では水上置換法、上方置換法との使い分けが問われやすいため、気体の性質に合わせて適切な方法を選択できるよう整理しておくことが大切です。

液体が沸騰して気体に変化するときの温度のこと。物質の種類によって決まっている。

融点とは、固体の物質を加熱したとき、液体へと変化し始めるときの一定の温度のことです。物質が固体から液体に状態変化する際、加えられた熱はすべて状態変化のために使われるため、完全に溶けきるまで温度は上昇せず一定に保たれます。この温度は物質の種類によって決まっており、例えばパルミチン酸の場合は約63度です。試験では沸点や凝固点と混同しないよう注意が必要で、固体が液体に変わる融解という現象とあわせて、融点が物質固有の値であることをしっかり理解しておくことが大切です。

物質の性質による同定とは、燃焼時の変化や水への溶解性、導電性、酸への反応、液性の違いといった複数の実験結果を組み合わせて未知の物質を特定する手順です。密度による物質の特定と並び、この手法では各物質の固有の性質を理解することが重要です。例えば砂糖は加熱で焦げ水に溶けるが電流を通さず、食塩は水に溶け電流を通すが塩酸と反応しません。また重曹は水溶液が弱アルカリ性で塩酸と反応し、石灰石は水に溶けにくく塩酸と反応します。かたくり粉は加熱で焦げますが水に溶けにくい性質があります。試験では重曹と石灰石の混同や、砂糖とかたくり粉を溶解性で逆に判断するミス、食塩を非電解質とみなす誤りに注意が必要です。

金属に共通する主な性質として、磨くと特有の輝きが出る金属光沢、電気や熱をよく伝える導電性と熱伝導性、叩くと広がり引っ張ると細く伸びる展性・延性がある。

水素の発生は、亜鉛などの金属にうすい塩酸を加えることで行われます。この気体は水にほとんど溶けないため、純度の高い気体を集めることができる水上置換法を用いるのが適切です。水素は空気より非常に軽く、火を近づけると音を立てて爆発的に燃え、水ができるという大きな特徴があります。試験では集め方に関するひっかけ問題が出やすいため注意が必要です。空気より軽いからといって上方置換法や下方置換法で集めるのは誤りであり、必ず水上置換法を用いることを覚えておきましょう。

液体を吸い上げる前にゴム球を押して空気を追い出し、液中に入れてから指を緩めて吸い込み、親指と人差し指でゴム球の膨らんだ部分を挟んで持つ操作方法。

固体の物質を一度溶媒に溶かし、温度による溶解度の変化や溶媒の蒸発を利用して、再び結晶として取り出す操作。

アンモニアの性質と発生について理解しましょう。アンモニアは塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを混合して加熱することで発生する気体で、独特の刺激臭を持ちます。水に非常によく溶ける性質があり、その水溶液はアルカリ性を示すため、無色のフェノールフタレイン溶液を加えると鮮やかな赤色に変化します。空気より軽いため、実験室で集める際は上方置換法を用いるのが一般的です。試験では酸性と混同したり、線香が激しく燃えるといった誤った特徴と結びつけたりするひっかけ問題が出やすいため注意が必要です。水溶液がアルカリ性であることや、集め方などの基本事項をしっかりと整理しておきましょう。

混合物を加熱して沸騰させ、発生した気体を冷却して再び液体にすることで、沸点の差を利用して物質を分離・精製する操作。