【一問一答クイズ】中学1年化学（物質の性質）問題500問(理科)

✅ 正解

上方置換法

気体を集める方法は、その気体の「水への溶けやすさ」と「空気と比較した密度」によって決まります。アンモニアは極めて水に溶けやすいため、水の中を通す「水上置換法」は適しません。また、空気よりも密度が小さく、上の方にたまる性質があるため、試験管の口を下に向けた状態で上部に気体をためる「上方置換法」が用いられます。

✅ 正解

水（H₂O）

塩化アンモニウム（NH₄Cl）と水酸化ナトリウム（NaOH）の反応では、それぞれの物質から原子が組み替わり、NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃ + H₂O という化学反応式が成立します。左辺にある水素原子と酸素原子の数を合わせると、アンモニア（NH₃）以外に水（H₂O）が1分子生成されることがわかります。

✅ 正解

水上置換法

水槽に満たされた水を利用して、水と置き換わるように気体を集めるこの手法は「水上置換法」と呼ばれます。管から出てくる気体の量を目視で確認でき、空気の混入が少ない状態で気体を回収できるという特徴があります。

✅ 正解

酸素

酸素には、他の物質が燃えるのを助ける「助燃性」という性質があります。火のついた線香を気体の中に入れた際に、通常よりも激しく燃え上がる現象は酸素特有の反応であり、これを利用して気体の特定を行います。二酸化炭素や窒素にはものを燃やすはたらきはなく、水素はそれ自体が爆発を伴って燃える性質（可燃性）を持ちますが、線香を激しく燃やすことはありません。

✅ 正解

容器内で泡が発生し、その気体を通すと石灰水が白く濁る

炭酸水素ナトリウムと塩酸が反応すると、二酸化炭素が発生するため、液中から泡が出てくる様子が観察される。二酸化炭素は石灰水を通すと白く濁る性質を持つため、これを利用して生成された気体を特定できる。なお、線香を激しく燃やすのは酸素、マッチの火で爆発的に燃えるのは水素の性質であり、本実験の結果とは異なる。

✅ 正解

水に非常に溶けやすく、その水溶液はアルカリ性を示す。

アンモニアは無色で刺激臭のある気体であり、他の気体と比較しても非常に水に溶けやすいという特徴を持っています。また、アンモニアが水に溶けるとアンモニア水となり、その性質はアルカリ性を示します。水に溶けにくい性質や燃える性質、酸性の性質は持っていません。

✅ 正解

特有の刺激臭があり、水に非常に溶けやすく、水溶液はアルカリ性を示す。

アンモニアは鼻を突くような特有の刺激臭を持つ気体です。水に対して非常に溶けやすいという性質があり、水に溶けるとアルカリ性を示します。空気の密度（平均分子量約29）と比較してアンモニアの分子量は17と小さいため、空気よりも密度が小さいことも重要な特徴です。

✅ 正解

二酸化炭素

有機物には炭素が含まれており、燃焼（酸素と結びつく化学変化）によって二酸化炭素が発生します。二酸化炭素には石灰水と反応して白く濁らせるという特有の性質があるため、この現象は中学校の理科において特定の気体を識別するための重要な指標となります。

✅ 正解

容器内に残っている空気と混ざることがないため、気体が集まったことを確実に確認でき、純度も高くなるから

空気の密度との比較で集める方法は、どうしても容器内の空気と発生した気体が混ざり合ってしまいますが、水上置換法は容器を水で満たした状態から始めるため、空気の混入を最小限に抑えられます。また、水が減っていく様子で気体の捕集量が明確に判断できるため、実験の正確性が高まります。

✅ 正解

アンモニアが水に非常によく溶解することで、ボトル内の気体の体積が減り、内部の気圧が外気圧よりも低くなったため。

アンモニアは水に非常に溶けやすいという性質を持っています。密閉されたペットボトル内でアンモニアが水に溶解すると、気体として存在していたアンモニア分子が激減するため、ボトル内部の圧力が急激に減少します。その結果、ボトルを外側から押している大気圧の力が、内側から押し返す力を上回るため、容器が押しつぶされます。

✅ 正解

炭酸水素ナトリウムのみが酸と反応して気体を発生するという、明確な状態変化を示す性質があるから

物質を判別する際には、一方の物質のみに見られる特有の反応（化学的性質）を利用するのが効率的です。炭酸水素ナトリウムは酸と反応して二酸化炭素を発生させますが、塩化ナトリウムは反応しません。磁石は金属（鉄など）の選別には有効ですが、これらの粉末には反応しません。また、リトマス紙については、炭酸水素ナトリウム水溶液は弱アルカリ性ですが、塩化ナトリウム水溶液は中性であるため判別自体は可能であるものの、気体の発生という劇的な変化を伴う塩酸の反応の方がより確実で分かりやすい観察ポイントとなります。

✅ 正解

炭酸カルシウム

石灰水の溶質である水酸化カルシウムが二酸化炭素と反応すると、炭酸カルシウムと水が生じます。炭酸カルシウムは水に極めて溶けにくい性質を持つ白色の固体であるため、液体中に析出して白濁を生じさせます。貝殻やサンゴ、石灰岩の主成分としても知られる物質です。

✅ 正解

空気より密度が大きいため下方置換法で集め、水に少し溶ける性質があるため水上置換法でも集める。

二酸化炭素は空気の平均的な密度よりも大きいため、重力によって容器の底に溜まる性質を利用した下方置換法で集めることができます。また、水に少し溶ける性質はあるものの、アンモニアのように極めて溶けやすいわけではないため、気体の純度を高く保つことができる水上置換法で集めることも一般的です。

✅ 正解

アンモニア

フェノールフタレイン溶液は、アルカリ性の水溶液に反応して赤色に変化する性質があります。中学理科で学習する代表的な気体の中で、水に溶けてアルカリ性を示すのはアンモニアのみであるため、フェノールフタレイン溶液の色を変化させた気体はアンモニアであると特定できます。

✅ 正解

二酸化マンガンにうすい過酸化水素水を加える

二酸化マンガンにうすい過酸化水素水（オキシドール）を加えると、化学反応によって酸素が発生する。硫化鉄にうすい塩酸を加えると硫化水素が発生し、炭酸水素ナトリウムを加熱したり石灰石に塩酸を加えたりすると二酸化炭素が発生するため、これらは誤りである。

✅ 正解

激しく気体が発生して泡立つ

炭酸水素ナトリウムにうすい塩酸などの酸を加えると、化学変化が起こり二酸化炭素が発生します。このとき、液体の中から気体が出てくるため、激しく泡立つ様子が観察されます。一方、塩化ナトリウム（食塩）にうすい塩酸を加えてもこのような反応は起こらないため、この現象を利用して2つの物質を区別することができます。

✅ 正解

上方置換法

アンモニアは水に非常に溶けやすいという水溶性の性質があるため、水上置換法で集めることができません。また、空気よりも密度が小さい（軽い）ため、試験管の口を下に向けた容器の上部に溜まる性質を利用して、中の空気を下へ押し出すようにして集めるこの方法が最も適しています。

✅ 正解

二酸化炭素

二酸化炭素は、空気中にわずかに含まれる無色・無臭の気体です。水に溶ける性質を持ち、その水溶液は炭酸と呼ばれ、弱い酸性を示します。酸素や窒素は水に溶けにくく中性であり、アンモニアは水に非常に溶けやすいですが、水溶液はアルカリ性を示すため、条件に一致するのは二酸化炭素のみです。

✅ 正解

無色で、においはない

酸素は、わたしたちの身のまわりの空気中にも含まれている気体であり、目に見えず（無色）、においも感じられない（無臭）という特徴を持っています。アンモニアや塩酸のように刺激臭がある気体や、塩素のように色がついている気体とは異なる性質です。

✅ 正解

水上置換法

水に溶けにくい、あるいは少ししか溶けない気体を集めるのに適した方法です。水の中を通すことで、発生した気体が容器内の空気と混ざるのを防ぎ、純度の高い気体を集めることができます。

✅ 正解

空気よりも密度が大きく、水に少し溶ける性質があるため、下方置換法で集めることができる。

二酸化炭素は、空気の平均的な密度と比較して「密度が大きい」という特性を持っているため、容器の底に溜めて集める「下方置換法」を適用することができます。また、水に対しては「少し溶ける」という性質を持つため、水上置換法で集めることも可能ですが、密度の違いを利用した下方置換法も標準的な採集方法として用いられます。

✅ 正解

フラスコ内のアンモニアが水に溶け、水溶液がアルカリ性になったため

噴水が赤色になるのは、フラスコ内に入ってきた水にアンモニアが溶け、その水溶液がアルカリ性を示したからです。フェノールフタレイン溶液はアルカリ性に反応して赤色を呈するため、無色だったビーカーの水がフラスコ内でアンモニアと触れることで色が変化します。なお、噴水が起こる現象自体は、アンモニアが水に非常によく溶けることでフラスコ内の気圧が下がり、外気圧に押されたビーカーの水が吸い上げられることによって生じます。

✅ 正解

二酸化マンガンと過酸化水素水

物質の組み合わせによって発生する気体は異なります。二酸化マンガンと過酸化水素水の組み合わせでは酸素が発生し、石灰石と塩酸では二酸化炭素、亜鉛と硫酸では水素、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを加熱した場合にはアンモニアが発生します。

✅ 正解

二酸化炭素と石灰水が反応して、水に溶けにくい白い物質が生成されるため。

二酸化炭素が石灰水（水酸化カルシウム水溶液）と反応すると、炭酸カルシウムという水に溶けにくい物質（沈殿）が生成されます。この非常に小さな白い粒子が液中に分散することで、もともと透明だった液体が白く濁って見えます。このように特定の物質と反応して目に見える変化を起こす性質があるため、同定に利用されます。

✅ 正解

うすい塩酸

特定の金属にうすい塩酸を加えると、化学変化が起こり水素が発生します。水素はすべての物質の中で最も密度が小さく、常温・常圧では非常に軽い気体として存在します。一般的には亜鉛や鉄、マグネシウムなどの金属がこの実験に用いられます。

✅ 正解

CO2

石灰石と塩酸の反応によって発生する気体は二酸化炭素です。二酸化炭素は1つの炭素原子と2つの酸素原子が結びついてできているため、化学式ではCO2と表記されます。H2は水素、O2は酸素、Cl2は塩素を表します。

✅ 正解

アンモニアが水に溶けることでフラスコ内の気体が減り、内部の圧力が大気圧よりも低くなるため。

フラスコ内のアンモニアが少量の水に溶けると、気体として存在していたアンモニアの分子が激減します。このとき、密閉されたフラスコ内の圧力は大気圧よりも著しく低くなります。すると、ビーカーの水面に加わっている大気圧が水をガラス管の中へと押し上げ、圧力の低くなったフラスコ内へと水が流れ込む現象が起こります。

✅ 正解

二酸化炭素を満たした集気瓶を、口を上にして置いておいても気体が逃げにくい

密度が空気よりも大きい気体は、重力によって容器の底の方へ溜まる性質があります。そのため、口を上にした状態で置いても、密度が小さい（軽い）空気が上から入り込むことが難しく、気体が逃げにくくなります。線香の火が消えるのは助燃性がないため、石灰水が濁るのは化学反応によるもので、これらは密度とは関係ありません。

✅ 正解

空気よりも密度が小さく、非常に水に溶けやすい性質

アンモニアは常温で空気の約0.6倍の密度しか持たないため、上方置換法で集められるほど軽い気体です。また、他の気体と比較しても極めて水に溶けやすいという特徴があり、この「水への溶解性」が、フラスコ内の気圧を急激に低下させて噴水を発生させる原動力となります。

✅ 正解

炭酸カルシウムと薄い塩酸の反応で発生した二酸化炭素であり、空気より重い性質がある。

容器の口を上に向けて、管を底まで差し込む方法は下方置換法であり、これは「空気よりも密度が大きい（重い）」気体を集める際に適した方法です。炭酸カルシウムと塩酸の反応で発生する二酸化炭素は空気よりも重いため、この方法で集めることが可能です。水素は空気より非常に軽く、酸素は空気と密度が近いため、下方置換法は一般的ではありません。

✅ 正解

1Lの水に対して約700Lが溶けるほど、水への溶解度が非常に大きいこと。

アンモニアが水を吸い上げる現象は、気体が液体に溶けることで生じる「体積の減少」とそれに伴う「圧力の変化」によるものです。アンモニアは数ある気体の中でも特に水に溶けやすい性質（水溶性）を持っており、この極めて高い溶解度があるからこそ、試験管やフラスコ内の圧力を一気に下げて噴水のような現象を起こすことが可能になります。アルカリ性であることや密度が小さいことはアンモニアの性質ではありますが、水を吸い上げる直接的な理由ではありません。

✅ 正解

炭酸水素ナトリウムと塩酸の反応やエタノールの燃焼によって、共通して二酸化炭素が生成される

二酸化炭素は、炭酸水素ナトリウムや石灰石に酸（塩酸など）を加える化学反応のほか、エタノールや木炭などの炭素を含む物質（有機物など）を燃焼させることでも生成される。他の選択肢については、過酸化水素水の分解や酸化銀の熱分解で発生するのは酸素であり、金属と塩酸の反応で発生するのは水素であるため、二酸化炭素の発生原理とは合致しない。

✅ 正解

酸性の性質によって、緑色から黄色に変化する

塩化水素は非常に水に溶けやすい性質を持つ気体であり、水に溶けると酸性を示します。BTB溶液は酸性の反応を調べる際、緑色から黄色へと色を変える特徴があるため、試験管内に入った液体は黄色を呈することになります。

✅ 正解

アンモニアがスポイトの水に急激に溶けることでフラスコ内の圧力が下がり、外気圧に押されたビーカーの水が吸い込まれたため

アンモニアには非常に水に溶けやすいという性質があります。スポイトの水をフラスコ内に注入すると、フラスコ内の大部分を占めていたアンモニアが瞬時にその水へ溶け込み、気体の体積が激減します。これによりフラスコ内部の圧力が周囲の気圧よりも極めて低くなるため、ビーカー内の水が外気圧によって押し上げられ、ガラス管を通って噴水となって吹き出します。また、アンモニア水がアルカリ性であるため、噴水は赤色に変化します。

✅ 正解

貝殻

石灰石の主成分は炭酸カルシウムです。貝殻や卵の殻も炭酸カルシウムを主成分としているため、薄い塩酸を加えることで石灰石と同様に二酸化炭素を発生させることができます。銅や鉄といった金属と塩酸の反応では水素が発生するか、あるいは反応しないため、二酸化炭素は得られません。

✅ 正解

石灰石にうすい塩酸を加える

二酸化炭素は、石灰石（主成分は炭酸カルシウム）にうすい塩酸を加えることで、化学反応によって発生します。酸化マンガン（Ⅳ）にオキシドールを加えると酸素が発生し、亜鉛にうすい塩酸を加えると水素が発生します。また、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱するとアンモニアが発生します。

✅ 正解

最初に水に溶けやすいアルカリ性の気体が反応し、次に別の酸性の気体が水に溶けた。

複数の容器を連結して気体を通過させる場合、最初の容器でその液体に対する溶解性が高い気体が吸収されます。最初の容器が青色（アルカリ性）になり、2番目の容器が黄色（酸性）になったことから、発生した気体にはアルカリ性を示す成分と酸性を示す成分の少なくとも2種類が含まれており、先にアルカリ性の気体が最初の容器で溶解したと判断できます。

✅ 正解

石灰石にうすい塩酸を加える

炭酸水素ナトリウムを加熱すると、熱分解によって炭酸ナトリウム、水、二酸化炭素に分解されます。発生した気体が石灰水を白く濁らせたことから、この気体は二酸化炭素であることがわかります。二酸化炭素は、石灰石（炭酸カルシウム）にうすい塩酸を加えることでも発生させることができます。酸化銀の加熱では酸素が、塩酸の電気分解では水素と塩素が発生し、硫酸と塩化バリウムの反応では沈殿が生じますが気体は発生しません。

✅ 正解

塩化アンモニウムと水酸化カルシウム

実験室でアンモニアを発生させるには、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱する方法が一般的です。この反応は、弱塩基の塩に強塩基を反応させて弱塩基を遊離させる反応を利用しています。二酸化マンガンと過酸化水素水は酸素、石灰石と薄い塩酸は二酸化炭素、酸化銅と炭素の粉末は還元の実験で用いられる組み合わせです。

✅ 正解

石灰石にうすい塩酸を加える

炭酸水素ナトリウムにうすい塩酸を加えたときに発生する気体は二酸化炭素です。選択肢の中で、石灰石（主成分は炭酸カルシウム）にうすい塩酸を加えたときにも同様に二酸化炭素が発生します。なお、亜鉛にうすい塩酸を加えると水素、二酸化マンガンに過酸化水素水を加えると酸素、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの反応ではアンモニアが発生します。

✅ 正解

アンモニア

塩化アンモニウムというアンモニウム塩に、水酸化カルシウムのようなアルカリ（塩基）を加えて加熱すると、弱塩基の遊離という反応によってアンモニアが発生します。この気体は水に非常によく溶け、アルカリ性を示す性質があります。

✅ 正解

石灰水に通すと、白く濁る。

二酸化炭素には、石灰水（水酸化カルシウム水溶液）と反応して、水に溶けにくい炭酸カルシウムを生成する性質がある。この化学反応によって無色透明だった石灰水が白く濁るため、二酸化炭素を特定する際の標準的な確認方法として用いられる。

✅ 正解

火のついたマッチを近づけると、音を立てて燃えて水ができる。

鉄と薄い塩酸の反応で発生した水素には、非常に燃えやすいという性質があります。空気中の酸素と混ざった状態で点火すると、音を立てて爆発的に燃焼し、水素と酸素が結びつくことで水（水蒸気）が生成されます。

✅ 正解

石灰石とうすい塩酸

二酸化炭素は、石灰石や貝殻などの主成分である炭酸カルシウムに、うすい塩酸を加えることで発生します。亜鉛とうすい塩酸では水素が、二酸化マンガンと過酸化水素水では酸素が、硫化鉄とうすい塩酸では硫化水素が発生するため、区別して覚える必要があります。

✅ 正解

水に溶けやすいため水上置換法は使えず、空気より密度が小さいため上方置換法を用いる。

気体の採集において、まず優先されるのは純度高く集められる水上置換法ですが、水溶性が高い気体には適用できません。次に空気と密度を比較した際、空気よりも密度が小さい（軽い）気体は上方へ移動するため、口を下に向けた容器の上部に気体を溜める上方置換法を選択します。

✅ 正解

水素

水素は無色無臭の気体であり、全気体の中で最も密度が小さく非常に軽いという性質を持っています。そのため、上方に集める上方置換法や、水に溶けにくい性質を利用した水上置換法で集められます。

✅ 正解

二酸化炭素

二酸化炭素は炭素の燃焼や生物の呼吸によって発生する気体であり、炭素原子1つと酸素原子2つが結びついた構造を持つ。この気体が水に溶けると、微弱な酸性を示す炭酸水になるという特徴がある。

✅ 正解

上方置換法

水に溶けやすい気体は水上置換法で集めることができません。さらに、空気よりも密度が小さく、空気よりも軽いという性質を持つ場合、気体は上の方へと移動するため、容器の口を下に向けて上部に気体をためる上方置換法が利用されます。

✅ 正解

石灰水を加え、白濁した

二酸化炭素を石灰水（水酸化カルシウム水溶液）に通すと、水に溶けにくい物質である炭酸カルシウムが生成されるため、液体が白く濁って見えます。フェノールフタレイン溶液はアルカリ性の水溶液を赤く染める性質があり、ベネジクト溶液は糖の検出に用いられるため、二酸化炭素の確認には石灰水を用いるのが適切です。

✅ 正解

酸素の密度は約1.33g/Lであり、水素の密度（約0.10g/L）の10倍以上の値となる。

密度は「質量 ÷ 体積」で求められます。酸素の密度は 0.10g ÷ 0.075L ＝ 1.333… ≒ 1.33g/L となり、水素の密度は 0.01g ÷ 0.097L ＝ 0.103… ≒ 0.10g/L となります。算出した数値を比較すると、酸素の密度は水素の密度の13倍以上の大きさであり、10倍以上の値を示すという事実と一致します。

✅ 正解

アンモニアであり、水溶液はアルカリ性を示す

湿ったリトマス紙の色が赤色から青色に変化したことから、発生した気体が水分に溶けてアルカリ性を示したことがわかります。この性質を持つ代表的な気体はアンモニアです。なお、アンモニアは空気よりも密度が小さいため、上方置換法で集めるのが一般的です。

✅ 正解

酸素

二酸化マンガンが触媒となり、過酸化水素水が水と酸素に分解されることで気体が発生します。この気体は線香の火を激しく燃やす性質を持っているため、酸素であることがわかります。

✅ 正解

酸化銀が分解されて、酸素が発生し、試験管には白色（銀色）の銀が残る

酸化銀を加熱すると分解という化学変化が起こり、銀と酸素に分かれます。黒色の酸化銀は、酸素を失うことで金属特有の金属光沢を持つ白色（銀色）の銀へと変化します。また、発生した酸素は火のついた線香を近づけると炎を上げて燃える性質（助燃性）を持ちます。

✅ 正解

気体が集まったことを視覚的に確認でき、空気の混入も防げるから

水上置換法は、シリンダーや集気びんの中の水が気体に置き換わる様子が見えるため、集まった気体の量を容易に判断できる。また、あらかじめ容器を水で満たしておくことで、外部の空気が混ざるのを防ぎ、純度の高い気体を採取できるという利点がある。

✅ 正解

容器内の物質が反応して気体が発生したが、密閉されているため全体の質量は変化しない。

化学変化に関係する物質全体の質量は、反応の前後で変化しないという「質量保存の法則」が成り立ちます。この実験のように、発生した気体が外部へ逃げない密閉容器の中で反応を行った場合、容器内の物質の状態が液体から気体へと変化しても、物質を構成する原子の組み合わせが変わるだけで種類と数は変わらないため、全体の質量は一定に保たれます。

✅ 正解

アンモニアは水に非常に溶けやすいため、集気びんに溜まる前に水に溶けてしまうから。

水上置換法は、水に溶けにくい性質を持つ気体を集める際に、気体が溜まった量を目視で確認しやすく、純度の高い気体を集められるため推奨される方法です。しかし、アンモニアは水への溶解性が非常に高いため、水槽の水に溶け込んでしまい、気体として容器内に回収することが困難になります。

✅ 正解

二酸化マンガンと薄い過酸化水素水

二酸化マンガンに薄い過酸化水素水を加えると、化学反応によって酸素が発生します。亜鉛とうすい塩酸の組み合わせでは水素が、石灰石とうすい塩酸では二酸化炭素が、硫化鉄とうすい塩酸では硫化水素が発生するため、酸素を得るための適切な組み合わせは二酸化マンガンと薄い過酸化水素水です。

✅ 正解

水溶液はアルカリ性を示し、BTB溶液の色は青色に変化する

アンモニアは非常に水に溶けやすい性質を持っており、水に溶けると水酸化物イオンを生じてアルカリ性を示します。BTB溶液（ブロモチモールブルー溶液）は液性によって色が変化する指示薬であり、酸性で黄色、中性で緑色、アルカリ性で青色を示すため、アンモニア水の中では青色へと変化します。

✅ 正解

1.33g/L

密度の単位をg/Lで表す場合、質量(g)を体積(L)で割ります。75mLは0.075Lであるため、0.10g ÷ 0.075L を計算すると 1.333…g/L となります。したがって、小数第2位までを適切に表した値は1.33g/Lとなります。なお、窒素の密度（約1.16g/L）や空気の密度（約1.29g/L）と比較しても、酸素は空気よりわずかに重い気体であることがこの数値からも裏付けられます。

✅ 正解

石灰水に通すと、白く濁る

炭酸水素ナトリウムと薄い塩酸の反応で発生する気体は二酸化炭素です。二酸化炭素を石灰水に通すと、白く濁るという特有の性質があります。線香が激しく燃えるのは酸素、音を立てて燃えるのは水素、赤色リトマス紙を青く変えるのはアルカリ性を示すアンモニアの性質であり、これらと混同しないよう注意が必要です。

✅ 正解

フラスコやガラス管の中に最初からあった空気が混ざっており、純粋な気体が得られないため

気体を発生させる実験装置には、反応を開始する前からフラスコやガラス管の内部に空気が満たされています。反応が始まって最初に出てくる気体には、これらの空気が押し出されて混ざっているため、不純物を含まない目的の気体だけを精度よく集めるためには、しばらく待ってから捕集を開始する必要があります。

✅ 正解

音を立てて燃え、水が生成される

水素には燃焼性があり、空気中の酸素と反応して激しく燃える性質があります。火を近づけると「ポン」という音を立てて燃え、その化学変化によって水が生成されます。二酸化炭素や刺激臭のあるアンモニアとは異なる特有の性質です。

✅ 正解

質量は変化せず、密度が小さくなるため、体積は大きくなる。

物質の状態が変化しても、物質を構成する粒子の種類や数は変わらないため、全体の質量は保存される。しかし、液体から気体に変化すると粒子間の距離が極めて大きくなるため、全体の体積は非常に大きくなる。質量が変わらずに体積が増加するため、単位体積あたりの質量である密度は、液体に比べて気体の方が圧倒的に小さくなる。

✅ 正解

水素

鉄や亜鉛などの金属にうすい塩酸を加えると、化学反応によって水素が発生する。水素は、常温・常圧において全ての物質の中で最も軽く（密度が最も小さい）、無色・無臭であるという特徴を持つ。

✅ 正解

アンモニアが水に溶けてアルカリ性になり、フェノールフタライン溶液が反応したため。

アンモニアは水に溶けると、一部が水と反応してアンモニウムイオンと水酸化物イオンを生じ、アルカリ性を示します。フェノールフタライン溶液は、中性や酸性の液体では無色透明ですが、アルカリ性の液体に反応すると赤色（濃い桃色）に変化する指示薬としての性質を持っています。そのため、噴水としてフラスコ内に入った水にアンモニアが溶けることで、液体の色が変化します。

✅ 正解

石灰水を入れて振ると、液体が白く濁る

二酸化炭素の検出には石灰水を用います。火のついた線香が激しく燃えるのは酸素の、青色の塩化コバルト紙が赤くなるのは水の、赤色リトマス紙が青くなるのはアンモニアなどのアルカリ性の気体の特徴です。各気体の特有の反応を区別して理解しておくことが重要です。

✅ 正解

酸素

過酸化水素水が分解されると酸素と水が生じます。ダイコンおろしに含まれる酵素（カタラーゼ）は、この分解反応を速める「触媒」として働くため、効率よく酸素を取り出すことができます。このほか、二酸化マンガンを触媒として用いる方法も一般的です。

✅ 正解

気体が水に溶けやすく、空気よりも密度が小さいため

気体を集める方法は、その気体の「水への溶けやすさ」と「空気との密度の比較（重さ）」によって決まります。口を下に向けた容器に集める手法は、気体が空気よりも軽く（密度が小さく）上昇する性質を利用しています。本来は純粋な気体を集めるために水上置換法が望ましいですが、水に溶けやすい性質がある場合には水上置換法が使えないため、この方法が選択されます。

✅ 正解

集まった気体の量が視覚的に確認でき、空気の混入が少ないため純度の高い気体を集められる点。

水上置換法は、試験管や集気びんの中の水が気体によって押し出されていく様子が見えるため、溜まった気体の量を正確に把握できます。また、あらかじめ容器を水で満たしておくことで内部の空気を追い出しているため、他の方法に比べて空気の混じりけが少ない純粋な気体を採集できるというメリットがあります。

✅ 正解

触媒

特定の化学反応において、それ自身は反応の前後で変化せず、反応を促進させる役割を持つ物質を触媒と呼びます。二酸化マンガンは過酸化水素の分解を助ける触媒として機能しており、反応が終わった後も質量や性質は変化せずに残ります。

✅ 正解

酸素は水に溶けにくい性質を持っており、空気の混入を防いで純粋な状態で集められるため。

気体の捕集方法は、その気体が「水に溶けやすいかどうか」と「空気と比べた密度」によって決まります。酸素は水に溶けにくいという性質を持つため、水上置換法を用いて集めることが可能です。水上置換法は、容器内の空気を完全に追い出した状態で気体を貯められるため、他の方法に比べて空気の混ざっていない純度の高い気体を得ることができます。

✅ 正解

二酸化炭素は空気より密度が大きいため、容器の底からたまっていき、下の段のろうそくから順に火が消える。

二酸化炭素は空気と比較して密度が大きいため、容器に注ぐと見えない液体のように底から溜まっていく性質がある。また、二酸化炭素にはものを燃やすはたらき（助燃性）がないため、二酸化炭素が満たされて酸素がなくなった場所から順に火が消える。このため、最も低い位置にあるろうそくから順番に消えていく現象が観察される。

✅ 正解

燃焼によって空気中の酸素が消費され、燃焼を維持するために必要な酸素の濃度を下回ったから

燃焼が継続するためには、周囲に一定以上の濃度の酸素が存在し続ける必要があります。密閉空間での燃焼では酸素が消費され続け、酸素濃度が一定のライン（通常は約14〜17%程度）を切ると、燃料が残っていても化学反応を維持できなくなり火が消えます。二酸化炭素の増加も影響しますが、最大の原因は酸素の消費による濃度低下です。

✅ 正解

非常に密度が小さく、マッチの火を近づけると音を立てて燃える。

塩酸とマグネシウムの反応で発生する水素は、空気と混ざった状態で火を近づけると爆発的に燃えて水を作る性質があります。また、地球上の物質の中で最も軽いため、空気中に放出すると上方に移動します。

✅ 正解

アンモニア

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と、アンモニアが発生します。アンモニアは水に非常に溶けやすい性質を持ち、水に溶けるとアルカリ性を示します。フェノールフタレイン溶液はアルカリ性の水溶液に反応して赤色に変化するため、この実験で確認された気体はアンモニアであると特定できます。

✅ 正解

気体：二酸化炭素、液体：石灰水

二酸化炭素を石灰水（水酸化カルシウム水溶液）に通すと、化学反応によって水に溶けにくい白い物質（炭酸カルシウム）が生じるため、液体が白く濁ります。これは二酸化炭素を特定するための最も一般的な検出方法です。酸素や水素ではこのような反応は起こりません。

✅ 正解

酸素

二酸化マンガンは触媒として働き、過酸化水素を水と酸素に分解する反応を促進します。発生する酸素は無色・無臭の気体であり、他の物質が燃えるのを助ける「助燃性」という特徴的な性質を持っています。

✅ 正解

化学反応によって、水に溶けにくい物質が新しく生成されるため

二酸化炭素と石灰水が化学反応を起こすと、炭酸カルシウムという水に溶けにくい物質が生成されます。この水に溶けない細かい粒子が液体の中に現れるため、光が散乱して白く濁ったように見えます。これは単なる混合や状態変化ではなく、新しい物質ができる化学変化による現象です。

✅ 正解

高濃度の気体を直接吸い込んで、鼻の粘膜を傷めるのを防ぐため

刺激臭のある気体は人体に有害な影響を及ぼすことが多いため、安全性を確保しなければなりません。手であおぐ操作には、発生した気体を周囲の空気で希釈（薄める）し、鼻に入る量を最小限に抑えるという重要な目的があります。

✅ 正解

0.0016 g/立方センチメートル

密度は、物質の質量をその体積で割ることで算出されます。液体から気体に状態変化しても、物質全体の質量は変化しないため、気体になったエタノールの質量は4.0gのままです。この質量4.0gを、変化後の体積である2500立方センチメートルで割ると、4.0 ÷ 2500 ＝ 0.0016となるため、密度は0.0016g/立方センチメートルとなります。

✅ 正解

全気体の中で最も密度が小さく、非常に軽い気体である

金属であるマグネシウムと酸である塩酸が反応して発生する気体は水素です。中和によって塩酸の性質が弱まると水素の発生量も減少していき、完全に中和されると反応は止まります。水素は全ての気体の中で最も密度が小さく非常に軽いという固有の性質を持っています。石灰水を濁らせるのは二酸化炭素、刺激臭はアンモニア、助燃性は酸素の特徴です。

✅ 正解

上方置換法

アンモニアは水に非常に溶けやすいため、水を用いる水上置換法は適していません。また、空気よりも密度が小さく軽いため、試験管の口を下に向けた状態で上方へ溜める上方置換法が採用されます。

✅ 正解

アンモニアが水に非常に溶けやすくフラスコ内の圧力が下がるため、水が吸い上げられ、水溶液がアルカリ性を示すため赤色の噴水になる。

アンモニアは水に非常に溶けやすいという性質がある。フラスコ内に少量の水を入れると、中のアンモニアがその水に急激に溶け、気体としてのアンモニアが減少するため、フラスコ内の圧力が急激に下がる。すると、外気圧に押される形でビーカーの水がガラス管を通ってフラスコ内へ吸い上げられ、噴水となる。また、アンモニアが水に溶けるとアルカリ性を示す性質があるため、無色のフェノールフタレイン溶液が反応して赤色に変化する。

✅ 正解

黄色に変化し、酸性であることを示す。

二酸化炭素が水に溶けると、その水溶液は酸性を示します。BTB溶液は、液性が酸性のときには黄色、中性のときには緑色、アルカリ性のときには青色を示す指示薬であるため、二酸化炭素が溶けた水溶液では黄色に変化します。

✅ 正解

無色透明だった石灰水が、反応して白く濁る

二酸化炭素が石灰水（水酸化カルシウム水溶液）と反応すると、水に溶けにくい炭酸カルシウムという物質が生成されます。この生成された細かい粒子が液中に分散することで、もともと透明だった液体が白く濁って見えるようになります。これが二酸化炭素の検出方法の原理です。

✅ 正解

上方置換法

アンモニアのように水に溶けやすい気体は、水の中を通す水上置換法で集めることができません。さらに、空気よりも密度が小さい性質を持つ場合、容器の上側に溜まる性質を利用して捕集するこの方法が適しています。

✅ 正解

それ自身は変化せずに化学反応を助ける「触媒」として働き、反応後も質量は変わらない。

二酸化マンガンは、過酸化水素の分解を促進して酸素を発生させるための触媒として機能します。触媒は化学反応の前後でそれ自身は変化しないため、反応が終わった後も二酸化マンガンとして残り、その質量が減少することはありません。

✅ 正解

酸素が発生し、火のついた線香を入れると炎を上げて激しく燃える。

二酸化マンガンに過酸化水素水を加えると、化学変化が促されて酸素が発生します。酸素には、他の物質が燃えるのを助ける「助燃性」という性質があるため、火のついた線香を入れると激しく燃え上がる様子が観察されます。水素は亜鉛にうすい塩酸を加えたとき、二酸化炭素は石灰石にうすい塩酸を加えたときに発生する気体です。

✅ 正解

これらの気体は水に溶けにくい性質を持っているから

水上置換法は発生した気体を水の中に通して集めるため、水に溶けやすいアンモニアなどの気体には適しません。酸素、水素、窒素、二酸化炭素（一部溶けるが、水上置換法で集めることが多い）のように、水に溶けにくい性質を持つ気体を対象として用いられます。

✅ 正解

酸性

二酸化炭素は水にわずかに溶ける性質を持っており、溶けると炭酸という物質になります。この炭酸の影響により、水溶液は弱い酸性を示します。

✅ 正解

アンモニアは空気より密度が小さいため、試験管の奥に送り込むことで上部から溜まり、重い空気を下から効率よく押し出せるから。

上方置換法は、空気よりも密度が小さい気体を捕集するための原理に基づいています。試験管を逆さにした状態で奥までアンモニアを導くと、アンモニアは空気より軽いため試験管の天井付近に留まろうとします。これにより、もともと試験管内に入っていた密度の大きい（重い）空気が、アンモニアに押されて下の開口部から排出されるため、純度の高い気体を集めることが可能になります。

✅ 正解

性質：溶解性、原因：容器内の気体の量が減少すること

物質が液体に溶ける性質を溶解性と呼びます。二酸化炭素が水に溶けると、それまで気体として空間を占めていた二酸化炭素分子が液体の水の中に取り込まれます。その結果、容器の中の「気体」としての分子の数が減り、壁を押す力である気圧が低下するため、容器が変形します。

✅ 正解

アンモニアが水に溶けてアルカリ性を示すため、リトマス紙は青色に変わる。

アンモニアは水に非常に溶けやすく、水溶液（アンモニア水）になるとアルカリ性を示します。アルカリ性の物質には赤色リトマス紙を青色に変える性質があります。実験でリトマス紙をあらかじめ水で濡らしておくのは、気体のアンモニアをその水分に溶かして反応を起こさせるためです。

✅ 正解

二酸化マンガンと過酸化水素水

酸化銀を加熱すると、銀と酸素に分解されます。二酸化マンガンに過酸化水素水を加える反応でも同じく酸素が発生するため、この組み合わせが正解となります。他の選択肢では、石灰石と塩酸は二酸化炭素、亜鉛と硫酸は水素、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムはアンモニアを発生させる反応です。

✅ 正解

ろうそくの火が消える。二酸化炭素は空気より密度が大きく、ビーカーの底へと沈み込んで酸素を追い出すため。

二酸化炭素は空気より重い（密度が大きい）ため、液体を注ぐときと同じようにビーカーへ注ぐと、底の方へたまっていきます。二酸化炭素にはものを燃やすはたらき（助燃性）がないため、底にたまった二酸化炭素が酸素を遮断することで、ろうそくの火が消えます。また、二酸化炭素は無色・無臭の気体であり、特有のにおいはありません。

✅ 正解

水に非常に溶けやすく、空気よりも密度が小さいため

物質の性質と収集法の関係を問う問題です。アンモニアは水への溶解度が非常に高いため、水上置換法を用いると水に溶けてしまい、効率よく集めることができません。そのため、空気中で集める置換法を選択します。さらに、空気1に対する密度の比（分子量の比較）が約0.6と空気よりも軽いため、出口を下に向けた容器の上側に気体が押し上げられて溜まる性質を利用した「上方置換法」が採用されます。

✅ 正解

フラスコ内のアンモニアが水に溶けることで気体の体積が減り、内部の気圧が急激に下がったため

アンモニアは極めて水に溶けやすい気体です。フラスコ内に少量の水が入ると、中のアンモニアが瞬時にその水へ溶け込みます。これによりフラスコ内の気体分子の数が激減し、内部の気圧が外気圧（大気圧）に比べて著しく低くなります。その結果、外気圧がビーカーの液面を押す力によって、水がガラス管を通ってフラスコ内へと押し上げられます。

✅ 正解

酸化銅が還元されて銅になり、二酸化炭素が発生する

炭素は銅よりも酸素と結びつきやすい性質があるため、酸化銅から酸素を奪い取って二酸化炭素へと変化する。このとき、酸化銅は酸素を失って赤褐色の銅へと還元される。発生した気体を石灰水に通すと白く濁ることから、この反応で二酸化炭素が生じていることが確認できる。

✅ 正解

空気よりも密度が小さく、水に非常に溶けやすいため

アンモニアは水に極めて溶けやすい性質があるため、水上置換法で集めることができません。また、アンモニアの密度は空気の約0.6倍と小さいため、上方置換法を用いることで、容器の上部に溜まったアンモニアが空気と入れ替わるようにして効率よく採集できます。

✅ 正解

無色無臭で、火を近づけると音を立てて燃える。

鉄と塩酸の反応によって発生する気体は水素です。水素は無色無臭で、非常に燃えやすい性質を持っています。空気中で点火すると音を立てて燃え、酸素と結びついて水（H₂O）になります。刺激臭はアンモニアや塩化水素、石灰水を白濁させるのは二酸化炭素、線香を燃やすのは酸素の性質です。

✅ 正解

すべての物質の中で最も密度が小さく、空気よりも非常に軽い。

水素は地球上に存在するすべての物質の中で最も密度が小さいという物理的性質を持っています。そのため、同じ体積の空気と質量を比較した場合、水素は空気よりも圧倒的に軽くなります。

✅ 正解

水上置換法

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も可能だが、空気の混入を防いで純粋な気体を得るためには水上置換法が最も適している。二酸化炭素は水に少し溶ける性質を持つが、溶けすぎることはないため、この方法で収集することができる。

✅ 正解

水素が水に溶けにくい性質を持っており、空気と混ざるのを防いで純度高く集めることができるから

水素は水に溶けにくい性質を持っているため、水の中を通して集めることが可能です。この方法をとることで、容器内に最初からあった空気と発生した気体が混ざり合うのを防ぎ、純粋な気体だけを効率よく取り出すことができます。

✅ 正解

亜鉛にうすい塩酸を加える方法で発生し、非常に軽く、燃える性質がある

水の電気分解において、陰極側には水素が発生し、陽極側には酸素が発生する。陰極で得られた水素と同じ気体を化学的に発生させるには、亜鉛などの金属にうすい塩酸を加える手法が一般的である。水素は全気体の中で最も密度が小さく、空気と混ざって燃焼すると水ができる性質を持つ。他の選択肢は、酸素、アンモニア、二酸化炭素の発生方法と性質の説明であるため適さない。

✅ 正解

ペットボトルが外側からつぶれるようにへこむ。これは、二酸化炭素が水に溶けてボトル内の圧力が低下するためである。

二酸化炭素は水に少し溶けやすいという性質を持っています。密閉されたペットボトル内で二酸化炭素が水に溶け込むと、ボトル内の気体としての体積が減少します。これによりボトル内部の気圧が外気の圧力よりも低くなるため、大気圧によってペットボトルが外側から押しつぶされます。

✅ 正解

石灰水に通して、白く濁ることを確認する

石灰水が白く濁る現象は、二酸化炭素を検出する際の特徴的な反応です。アンモニアは石灰水と反応して沈殿を作ることはありません。アンモニアは水に非常に溶けやすく、その水溶液がアルカリ性を示すため、刺激臭の確認や指示薬（フェノールフタレインやBTB溶液）による色の変化で検出を行います。

✅ 正解

空気

水上置換法を利用する気体の発生実験では、加熱によって試験管内の温度が上がると、装置内の空間を占めていた空気が膨張します。また、化学反応によって目的の気体が発生し始めると、その気体が装置内にあった空気を押し出します。したがって、加熱が始まって一番最初に水槽へ出てくる気体は、もともと装置の中にあった空気です。

✅ 正解

二酸化炭素（CO2）

石灰岩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と、二酸化炭素が発生します。二酸化炭素の化学式はCO2と表記され、炭素原子1つと酸素原子2つが結びついて構成されています。酸素や窒素は石灰岩と塩酸の反応では発生せず、アンモニアは塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱することなどで発生します。

✅ 正解

気体は酸素であり、火のついた線香を入れると線香が激しく燃える。

二酸化マンガンと過酸化水素水の反応によって発生する気体は酸素である。酸素には、物質が燃えるのを助ける「助燃性」という性質があるため、点火装置による反応や、火のついた線香が激しく燃え上がることによってその存在を確認することができる。

✅ 正解

黄色に変化し、性質は酸性である

BTB溶液は、水溶液の液性によって色が変化する指示薬である。中性では緑色、アルカリ性では青色を示すが、二酸化炭素が水に溶けて酸性になると黄色に変化する。赤色は酸性のリトマス紙の変化やフェノールフタレインのアルカリ性反応と混同されやすく、青紫色はデンプンとヨウ素の反応（ヨウ素デンプン反応）で見られる色であるため、指示薬ごとの色変化を区別することが重要である。

✅ 正解

特有の刺激臭があり、水に非常によく溶け、その水溶液はアルカリ性を示す。

アンモニアは常温で特有の刺激臭を持つ気体であり、水に対する溶解度が非常に高いという物理的性質を持つ。また、水に溶けたアンモニア水は水酸化物イオンを生じてアルカリ性を示すため、フェノールフタレイン溶液を赤色に変えたり、赤色リトマス紙を青色に変えたりする化学的性質を持つ。

✅ 正解

空気よりもわずかに密度が大きく、火のついた線香を入れると炎を上げて激しく燃える。

酸素は空気の約21％を占める無色・無臭の気体で、密度は空気よりもわずかに大きいため、実験室で集める際は水上置換法だけでなく下方置換法が用いられることもあります。最大の特徴は他の物質が燃えるのを助ける助燃性であり、この働きによって線香が激しく燃えます。水に溶けてアルカリ性を示すのはアンモニア、石灰水を濁らせるのは二酸化炭素、燃えて水ができるのは水素の性質です。

✅ 正解

試験管の中に石灰水を少量入れ、気体と混ぜ合わせるように振ると、石灰水が白く濁る。

二酸化炭素を同定するためには、石灰水が白く濁る反応を確認するのが標準的です。火のついた線香が激しく燃えるのは酸素の性質であり、マッチを近づけて音を立てて燃えるのは水素の性質です。二酸化炭素には助燃性（燃えるのを助ける性質）や可燃性（それ自体が燃える性質）がないため、これらの操作では同定できません。

✅ 正解

水に極めて溶けやすい性質

アンモニアや塩化水素は、他の気体に比べて水に対する溶解性が非常に高いという特徴があります。この性質を利用して、噴水の実験や水への溶解実験が行われます。

✅ 正解

石灰水に通すと、液体が白くにごる

二酸化炭素には、石灰水（水酸化カルシウム水溶液）と反応して炭酸カルシウムの白い沈殿を生じさせる性質があります。これを利用して、気体が二酸化炭素であることを確認できます。線香が激しく燃えるのは酸素、音を立てて燃えるのは水素、赤色リトマス紙が青くなるのはアルカリ性の気体（アンモニアなど）の特徴です。

✅ 正解

気体の入った試験管の口にマッチの火を近づけると、音を立てて燃える。

水の電気分解を行うと、陰極側に水素、陽極側に酸素が発生します。陰極側にたまった水素は非常に燃えやすく、マッチの火を近づけると音を立てて燃え、酸素と反応して水が生成されます。線香を激しく燃やすのは酸素の性質であり、石灰水を白くにごらせるのは二酸化炭素の性質です。

✅ 正解

特有の強い刺激臭があり、水に非常によく溶ける性質を持つ

塩化水素は強い刺激臭を持つ無色の気体です。水に対する溶解度が極めて高く、水に溶けると酸性を示す塩酸になります。この「水に非常によく溶ける」という性質を利用して、噴水を作る実験などが行われることもあります。

✅ 正解

水酸化カルシウム

アンモニアを発生させる標準的な実験では、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを混ぜ合わせて加熱します。この反応は弱塩基の遊離と呼ばれ、塩化カルシウムと水、そして目的のアンモニアが生成されます。硝酸カリウムや硫化鉄などはこの反応には使用しません。

✅ 正解

液性：アルカリ性、イオン：水酸化物イオン

BTB溶液が青色を示すのは、水溶液がアルカリ性であるときです。アルカリ性の水溶液には共通して「水酸化物イオン」が含まれており、アンモニアが水と反応することでこのイオンが生じます。一方、酸性を示す水溶液には水素イオンが含まれ、BTB溶液を黄色に変化させます。

✅ 正解

水温が高くなるほど、気体は水に溶けにくくなる性質があるため、溶ける量は減少する。

二酸化炭素などの気体は、液体の温度が高くなるほど溶けにくくなるという性質を持っています。そのため、水温が上昇すると、水の中に存在できる気体の分子が外に追い出され、水に溶け込むことができる量は減少します。これは、固体（食塩やホウ酸など）が一般に温度が高いほど溶けやすくなる性質とは逆であるため注意が必要です。

✅ 正解

水

塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの反応を化学反応式で表すと、2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O となります。この反応では、目的とするアンモニア（NH₃）のほかに、塩である塩化カルシウム（CaCl₂）と水（H₂O）が生成されます。この水は加熱によって水蒸気として発生しますが、冷えると液体になります。

✅ 正解

アンモニアが水に溶けることで、フラスコ内の気体の体積が急激に減少し、圧力が低くなるため。

アンモニアには「水に極めて溶けやすい」という性質があります。フラスコ内に少量の水をいれると、中のアンモニアがその水に一気に溶け込み、気体としての体積が激減します。その結果、フラスコ内部の圧力が外気圧よりも大幅に低くなり、外にある水が気圧の差によってフラスコ内へ押し上げられることで噴水のような現象が起こります。

✅ 正解

うすい塩酸

石灰石の主成分である炭酸カルシウムにうすい塩酸を加えると、化学変化が起こり、二酸化炭素、水、塩化カルシウムが生成されます。これは中学校の理科で学習する、最も一般的な二酸化炭素の発生方法の一つです。

✅ 正解

石灰石にうすい塩酸を加える

炭酸水素ナトリウムを熱分解すると、二酸化炭素、水、炭酸ナトリウムが生じる。このとき発生する二酸化炭素は、石灰石（主成分は炭酸カルシウム）にうすい塩酸を加えることによっても得ることができる。二酸化マンガンと過酸化水素水からは酸素、硫化鉄と塩酸からは硫化水素、亜鉛と塩酸からは水素が発生するため、性質が異なる。

✅ 正解

亜鉛にうすい塩酸を加える

水の電気分解において、陰極からは水素、陽極からは酸素が発生します。水素は、亜鉛やマグネシウムなどの金属にうすい塩酸を加えることでも得られる性質を持っています。他の選択肢について、二酸化マンガンと過酸化水素水の反応では酸素が、石灰石と塩酸の反応では二酸化炭素が、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの反応ではアンモニアが発生します。

✅ 正解

水に溶けにくい性質

水上置換法は、気体が水を押し出すことで捕集する原理に基づいている。もし気体が水に溶けやすい性質（アンモニアや塩化水素など）を持っていると、発生した気体が水に溶け込んでしまい、容器の中に貯めることができない。したがって、この方法を適用するためには「水に溶けにくい」または「水に少ししか溶けない」という性質が不可欠である。

✅ 正解

空気よりも密度が小さい気体が、容器の上側に溜まって空気を下側へ押し出すから

空気よりも密度が小さい気体は、同じ体積の空気よりも質量が軽いため、空気の中で上昇します。容器の口を下に向けておくと、発生した気体は容器の奥（上部）へと溜まっていき、もともと容器内にあった空気を下側の口から追い出すことができるため、純度の高い気体を採集できます。

✅ 正解

気体が空気中の酸素と激しく反応し、水（水蒸気）ができる。

水素が燃焼するということは、水素が空気中の酸素と化学変化（酸化）を起こすことを意味します。この反応によって水素と酸素が結びつき、酸化物である水（H2O）が生成されます。水素自体には炭素が含まれていないため、燃焼しても二酸化炭素が発生することはありません。

✅ 正解

水に溶けやすく、空気よりも密度が大きい

気体の収集方法は、その気体が「水に溶けるかどうか」と「空気と比べた密度（重さ）」によって決まります。水に溶けやすい場合は水上置換法が使えないため、空気との密度を比較します。空気よりも密度が大きい（重い）気体は下方へ移動して溜まるため、下方置換法を選択するのが正解です。

✅ 正解

水に非常に溶けやすい性質

塩化水素は極めて水に溶けやすい性質を持っています。フラスコ内に少量の水を入れると、内部の塩化水素が瞬時に水に溶け、フラスコ内の気体の体積が急激に減少して圧力が下がります。その結果、外気圧に押された水が勢いよくフラスコ内へ吸い上げられます。

✅ 正解

炭酸カルシウム

石灰水の主成分である水酸化カルシウムと二酸化炭素が反応すると、炭酸カルシウムが生成されます。炭酸カルシウムは水に極めて溶けにくい性質を持っているため、固体となって液中に現れ、白く濁る現象を引き起こします。

✅ 正解

火のついた線香を入れると火が消え、湿らせた青色リトマス紙を入れると赤色に変わる

二酸化炭素には、自らが燃える性質（可燃性）や、他の物質を燃やすのを助ける性質（助燃性）がないため、火のついた線香を入れるとすぐに消えます。また、二酸化炭素が水に溶けると炭酸という酸性の物質に変化するため、青色リトマス紙を赤色に変える性質を持ちます。

✅ 正解

水素は空気よりも密度が小さく上に溜まりやすいため、試験管内に水素が満たされるよう送り方に注意する。

水素は空気よりも非常に密度が小さいため、開放された空間ではすぐに上昇して拡散してしまいます。加熱した酸化銅と確実に反応させるためには、水素が試験管内に充満するように供給し続ける必要があります。また、この実験では反応によって水が生じるため、液体が加熱部に流れて試験管が割れるのを防ぐ目的で試験管の口をわずかに下げて設置しますが、これも水素の軽さを前提とした配置となります。

✅ 正解

水に溶けにくいため水上置換法で集め、マッチの炎を近づけると音を立てて燃えることを確認する

水素は非常に水に溶けにくい性質を持つため、純粋な気体を集めるのに適した水上置換法が主に用いられます。また、水素は可燃性の気体であり、空気中の酸素と反応して音を立てて燃え、水を生じるという特徴があります。線香を激しく燃やすのは酸素、石灰水を白く濁らせるのは二酸化炭素、リトマス紙の色を変えるのはアンモニアなどの性質です。

✅ 正解

下方置換法

水に溶けやすい気体は水上置換法で集めることができません。また、空気よりも密度が大きい気体は容器の底にたまる性質があるため、下方置換法を用いるのが適切です。これに対し、空気よりも密度が小さい場合は上方置換法が用いられます。

✅ 正解

上方置換法で集め、水に非常に溶けやすいという性質を利用する。

アンモニアは「水に非常に溶けやすい」ため、水上置換法で集めることはできません。また、「空気よりも密度が小さい（軽い）」ため、フラスコを逆さまにして上方置換法で集めます。噴水実験は、この「水に溶けやすい」性質によってフラスコ内の気圧を変化させることで成立します。

✅ 正解

水に極めて溶けやすく、空気よりも密度が小さいため、上方置換法で集める

気体の採集方法は、その気体の「水への溶けやすさ」と「空気との密度比較」によって決定されます。アンモニアは非常に水に溶けやすいため、水を用いる水上置換法は適しません。また、アンモニアの密度は空気よりも小さく軽いため、試験管や集気びんの口を下に向けて上方に貯める上方置換法を用いるのが最も効率的です。

✅ 正解

水に溶けにくい性質を持つ気体に適しており、集め始めの気体には装置内の空気が混じっているため、しばらく待ってから集める。

水上置換法は、水に溶けにくい（または極めて溶けにくい）性質を持つ気体を収集するのに最も適しています。また、発生直後の気体はフラスコや試験管、ガラス管内に最初から入っていた空気を押し出している状態であるため、純粋な気体を得るためには、発生し始めてからしばらくの間に出てくる気体は捨て、その後に続く気体を採集するのが正しい手順です。

✅ 正解

無色無臭の気体で、空気中で火をつけると音を立てて爆発的に燃え、水ができる。

鉄粉とうすい塩酸が反応すると水素が発生します。水素は非常に軽く、無色無臭の気体です。可燃性があり、空気や酸素と反応して爆発的に燃焼し、その際に水素原子と酸素原子が結びつくことで水（水蒸気）を生成します。他の選択肢は、二酸化炭素、アンモニア、酸素の性質です。

✅ 正解

二酸化炭素

有機物の燃焼によって発生した二酸化炭素を石灰水に通すと、化学反応によって不溶性の石灰粒子（炭酸カルシウム）が生じ、液が白く濁ります。液が濁るほど透明度が下がるため、メスシリンダーの底に置いた標識の線が見えなくなる深さは浅くなります。この白濁現象は二酸化炭素を検出するための代表的な性質です。

✅ 正解

青色に変化する

アンモニア水から発生したアンモニアの気体が、リトマス紙に含まれる水に溶けることでアルカリ性を示します。アルカリ性の物質には赤色のリトマス紙を青色に変える性質があるため、リトマス紙は青色に変化します。なお、酸性の場合は青色リトマス紙が赤色に変化します。

✅ 正解

二酸化炭素の密度が、空気の密度よりも大きいため。

二酸化炭素は、同じ体積の空気と比較したとき、空気よりも質量が大きい（密度が大きい）性質を持っています。そのため、集気びんの口を上に向けておくと、発生した二酸化炭素がびんの底から溜まり、中の空気を上へ押し出すことができるため、下方置換法で集めることが可能です。これに対し、アンモニアのように空気より密度が小さい気体は上方置換法で集めます。

✅ 正解

気体の入った試験管の口にマッチの火を近づけると、音を立てて燃える。

亜鉛とうすい塩酸の反応によって発生した水素は非常に燃えやすい性質を持っており、空気中の酸素と結びついて激しく反応します。そのため、試験管にたまった水素にマッチの火を近づけると、「ポン」と音を立てて燃える現象が観察されます。線香が激しく燃えるのは酸素、石灰水が白く濁るのは二酸化炭素、赤色リトマス紙が青くなるのはアンモニアなどのアルカリ性の気体の特徴です。

✅ 正解

水上置換法

水槽の中で水と気体を置き換えることで気体を捕集する方法は、水上置換法と呼ばれます。この方法は、気体が集まった量を目で見て確認しやすく、空気が混ざりにくいため純度の高い気体を集められるという利点があります。

✅ 正解

NH₃・水溶性

アンモニアは窒素原子1つと水素原子3つが結合した分子で、化学式はNH₃と表されます。物質が水に溶ける性質のことを水溶性といい、特にアンモニアは常温の水1Lに対して約700Lもの体積が溶けるほど、極めて高い水溶性を持っています。

✅ 正解

装置内の空気が押し出された後に採集を始めることで、空気の混入を防ぎ純度を高めることができる。

水上置換法は、水に溶けにくい気体を集めるのに適した方法ですが、採集のタイミングが純度に大きく影響します。加熱などの反応によって気体が発生し始めると、まず装置の中にあった空気がガラス管の先から出てきます。この空気が混ざった状態のものを避けて採集することで、目的の物質のみを高い純度で得ることが可能になります。逆に、反応開始直後の気体を集めてしまうと、空気の混入は避けられません。

✅ 正解

この気体は、空気よりも密度が大きいという性質があるため。

気体の収集方法は、その気体の密度や水への溶けやすさによって決定されます。二酸化炭素は空気よりも密度が大きいため、集気びんの中に送り込むと底の方から溜まっていき、中の空気を上から押し出すことができます。そのため、びんの口を上に向ける下方置換法が適しています。もし空気より密度が小さければ上方置換法、水に溶けにくい性質を重視するのであれば水上置換法が用いられます。

✅ 正解

上方置換法

アンモニアのように水に溶けやすい気体は、水の中を通す水上置換法で集めることができません。さらに、空気よりも密度が小さい（空気より軽い）という性質を持つため、発生した気体は容器の上側にたまります。このため、試験管などの口を下に向けて空気を追い出しながら気体を集める上方置換法が用いられます。

✅ 正解

石灰石

石灰石の主成分である炭酸カルシウムが塩酸と反応すると、塩化カルシウムと水とともに二酸化炭素が発生する。二酸化マンガンに過酸化水素水を加えると酸素が、亜鉛に塩酸を加えると水素が発生するため、これらは二酸化炭素の発生には適さない。

✅ 正解

上方置換法で採集し、水にぬらした赤色リトマス紙が青色に変わることを確認する

アンモニアは非常に水に溶けやすく、空気よりも密度が小さいため、上方置換法で採集します。また、アンモニアは水に溶けるとアルカリ性を示すため、湿らせた赤色リトマス紙を青色に変える性質があります。フェノールフタレイン溶液に加えた場合は、無色から赤色に変化させます。

✅ 正解

反応開始からしばらくして気体が勢いよく出てくるのを待ってから捕集する。これは、装置内に残っていた空気を追い出すためである。

実験装置の内部（フラスコ内やゴム管・ガラス管内）には最初から空気が存在しており、反応が始まるとこの空気が最初に排出されます。したがって、反応開始直後の気体には空気の混合が避けられません。一定時間が経過し、発生した気体によって装置内の空気が十分に押し出された後に捕集を開始することで、純度の高い気体を得ることができます。

✅ 正解

下方置換法

水に溶けやすい気体は水中で集める「水上置換法」が使えません。また、空気よりも密度が大きい気体は容器の底に沈む性質があるため、容器の口を上に向けて集める「下方置換法」が最も適しています。逆に、空気よりも密度が小さい場合は「上方置換法」を用います。

✅ 正解

空気の混入が少なく、純度の高い気体を集めることができる。

水上置換法は、あらかじめ集気びんや試験管などの容器を水で満たしておくことで、容器内の空気を追い出した状態で捕集を開始できます。そのため、他の捕集方法に比べて空気の混入が抑えられ、純度の高い気体を得ることができます。また、気体が溜まった量を水位の変化で視覚的に確認できることも大きな利点です。

✅ 正解

空気よりも密度が大きく水に少し溶けるため、下方置換法または水上置換法で集める

二酸化炭素は空気の平均的な密度よりも大きいため、容器の底に溜める下方置換法で集めることができます。また、水に少し溶ける性質はあるものの、溶けすぎることはないため、気体が溜まったことを視覚的に確認しやすい水上置換法で集めることも一般的です。アンモニアのように極めて水に溶けやすく軽い気体では上方置換法が用いられます。

✅ 正解

水槽の中で水を満たした容器に気体を送り込む方法：空気が追い出され、集まった量も視覚的に確認できるため。

二酸化炭素は水にわずかに溶ける性質がありますが、水上置換法（水槽の中で水を満たした容器に気体を送り込む方法）を用いることで、容器内の空気を完全に追い出して純度の高い気体を集めることが可能です。また、水が減っていく様子で気体の捕集量を確認できるメリットもあります。

✅ 正解

酸化銅が炭素によって酸素を奪われて還元され、炭素は酸素と結びついて酸化される

この反応は、炭素が酸化銅から酸素を奪うことで進行します。酸化物から酸素が取り除かれる変化を「還元」と呼び、物質が酸素と結びつく変化を「酸化」と呼びます。この実験では、酸化銅が還元されて銅になり、炭素が酸化されて二酸化炭素になります。このように、酸化と還元は同時に起こる性質があります。

✅ 正解

水に溶けやすいため水上置換法は使えず、空気より密度が小さいため上方置換法を用いる。

水溶性が高い気体は、水上置換法を用いると水に溶け込んでしまい回収できません。さらに、空気の密度を1としたときに0.6という数値は、空気よりも軽い（密度が小さい）ことを示しています。したがって、水を使わずに気体を集める方法のうち、軽い気体に適した上方置換法を選択するのが正解です。

✅ 正解

気体が水と入れ替わる様子を視覚的に確認できるため、気体が溜まった量を確認しやすく、空気の混入も防ぎやすいから。

水上置換法は、容器の中の水が気体に置き換わっていく様子が目に見えるため、どれくらいの量の気体が集まったかを正確に把握できます。また、容器を水で満たした状態から開始するため、上方置換法や下方置換法のように容器内の空気と入れ替える方法に比べて、空気の混入（コンタミネーション）を最小限に抑え、純度の高い気体を採集できるという利点があります。

✅ 正解

二酸化炭素を増やすことで、気体中の酸素の濃度が相対的に低くなったため。

燃焼は物質が酸素と結びつく化学変化であり、気体中の酸素の割合（濃度）が一定以下になると継続できなくなる。二酸化炭素自体が酸素を消滅させたり、芯を攻撃したりするわけではなく、二酸化炭素の体積が増えた分だけ酸素の割合が低下し、燃焼に必要な酸素が供給されにくくなることが燃焼時間が短くなる直接の原因である。

✅ 正解

アンモニア

アンモニアは、無色の気体ですが、鼻をさすような特有の「刺激臭」があるという大きな特徴を持っています。これに対し、酸素、水素、二酸化炭素といった入試で頻出の他の気体は、すべて「無臭」であるため、臭いの有無を確認することでアンモニアを容易に区別することができます。

✅ 正解

塩化水素

希塩酸は、塩化水素という気体が水に溶けた水溶液です。塩化水素は常温では気体であり、水によく溶ける性質を持っています。水素や塩素は、塩酸を電気分解した際に発生する物質であり、もともとの溶質ではありません。

✅ 正解

液体が白く濁る。これは気体が石灰水と反応して、水に溶けにくい物質ができるためである。

二酸化炭素を石灰水（水酸化カルシウム水溶液）に通すと、化学反応によって水に溶けにくい「炭酸カルシウム」という白い物質が生成されます。この反応により、透明だった石灰水が白く濁って見えるようになります。これは二酸化炭素を検出するための代表的な化学的性質です。

✅ 正解

アンモニアは水に非常に溶けやすく、空気よりも密度が小さいため

下方置換法は、空気よりも密度が大きい気体を収集するための方法です。アンモニアは水に極めて溶けやすいため水上置換法は使えませんが、密度が空気よりも小さいため、下方置換法ではなく上方置換法を用いる必要があります。

✅ 正解

アンモニアが水に溶けることで容器内の気体が激減し、内部の圧力が大気圧よりも極めて低くなったため。

密閉された容器内でアンモニアが少量の水に溶け込むと、気体として存在していたアンモニア分子が液中へ移動し、容器内の気体の分子数が急激に減少します。これにより容器内部の圧力が低下し、外側の大気圧が容器を押しつぶす力が勝るため、ペットボトルは内側にへこみます。

✅ 正解

容器の口に水でぬらした赤色リトマス紙を近づけ、青色に変わるかを確認する

水酸化カルシウムと塩化アンモニウムの反応で発生するアンモニアは、空気よりも密度が小さいため上方置換法で集められます。アンモニアは水に溶けてアルカリ性を示す性質があるため、試験紙に水を含ませて反応させることで、色の変化を観察して捕集を確認することができます。線香や石灰水、塩化コバルト紙は、それぞれ酸素、二酸化炭素、水の確認に用いられるため不適切です。

✅ 正解

二酸化マンガンは触媒として働き、それ自身は変化しないため、反応の前後で質量は変わらない。

この実験において二酸化マンガンは「触媒」と呼ばれ、自分自身は反応前後で化学的な変化をせず、他の物質の化学反応を速める役割を担っています。したがって、反応が終わった後も二酸化マンガンは試験管の中に元の状態のまま残っており、その質量も変化しません。酸素の素となる物質は過酸化水素水であり、二酸化マンガンはあくまで反応を助ける働きをしています。

✅ 正解

炭酸水素ナトリウムを加熱して熱分解させる。

二酸化炭素は、炭酸水素ナトリウムを加熱して分解したときにも発生します。二酸化マンガンと過酸化水素水からは酸素、亜鉛と硫酸からは水素、鉄と硫黄の反応からは硫化鉄が生成されるため、これらとは明確に区別されます。

✅ 正解

温度が下がることで物質の溶解度が小さくなり、溶けていられなくなった分の溶質が固体として現れる。

多くの固体物質は、温度が高くなるほど溶解度（水100gに溶ける最大質量）が大きくなる性質を持っています。高温で多くの溶質を溶かした飽和水溶液を冷却すると、温度の低下に伴って溶解度が減少します。このとき、実際の溶質量がその温度の溶解度を超えた分が、固体として水溶液中に出てきます。この現象を再結晶と呼びます。

✅ 正解

24g

30℃の飽和水溶液には、水100gに対して46gの硝酸カリウムが溶けています。これを10℃に冷却すると、10℃の溶解度である22gまでしか溶けていられなくなるため、その差である「46g – 22g = 24g」が固体（結晶）として出てきます。

✅ 正解

アルカリ性の電解質である

フェノールフタレイン液を赤色に変化させるのは、その水溶液がアルカリ性であることを示しています。また、電流が流れることから、その溶質は水中で電離してイオンとなっている「電解質」であることがわかります。青色の水溶液は銅イオンなどを含む別の物質の可能性が高く、電流が流れないものは非電解質と区別されます。

✅ 正解

析出

物質が一定量の水に溶けることができる最大の質量を溶解度といいます。溶解度は温度によって変化し、多くの固体物質は温度が下がると溶解度が小さくなります。そのため、高い温度で限界まで溶かした水溶液の温度を下げると、その温度の溶解度を超えた分が固体となって現れます。この現象を析出と呼びます。

✅ 正解

袋は大きくふくらみ、全体の質量は変化しない

液体が沸騰して気体に状態変化すると、体積が劇的に増加するため、密閉された袋は内側から押されて大きくふくらみます。一方で、袋の中にある物質の総量は変わっていないため、電子天秤などで質量を測定しても変化は見られません。

✅ 正解

液体が燃え、長い時間炎を上げて燃え続ける

エタノールの沸点は約78℃であり、水の沸点である100℃よりも低いため、混合物を加熱した際に先に気体となって出てくる成分にはエタノールが多く含まれています。エタノールは燃焼する性質を持っているため、加熱の初期段階で集めた液体はよく燃えます。

✅ 正解

水溶液が飽和状態に達したため、物質が溶ける限度を超えた。

物質が水に溶ける量には限度があり、その限度に達した状態を飽和といいます。どれだけかき混ぜても溶け残りが生じるのは、その温度における溶解の限界（溶解度）に達したためであり、視覚的に飽和状態を確認する重要なポイントとなります。

✅ 正解

温度が下がっても溶解度がほとんど変わらないため、出てくる結晶は約2g程度と少ない。

60℃での溶解度が38g、10℃での溶解度が35.8gである場合、その差である2.2gが結晶として析出します。塩化ナトリウムは温度による溶解度の勾配が非常に緩やかであるため、冷却による再結晶の効果が低く、温度を大きく下げても得られる結晶の量はわずかなものに留まります。

✅ 正解

水溶液を熱して水を蒸発させる。

塩化ナトリウムは他の物質に比べて温度による溶解度の変化が非常に小さいため、冷却しても溶けきれなくなる量はわずかです。このような物質を効率よく再結晶させるには、溶媒である水を蒸発させて減らすことで、溶けていられなくなった分を固体として取り出す方法が適しています。

✅ 正解

エタノールの粒子の運動が激しくなり、粒子どうしの間隔が広がった。

液体から気体への状態変化（蒸発）が起こると、粒子は熱エネルギーを得て空間内を自由に飛び回るようになります。この際、粒子そのものの性質や大きさは変わりませんが、粒子同士の間隔が液体のときと比べて非常に大きくなるため、体積が膨張して容器を押し広げます。粒子が分裂して数が増えたり、粒子自体が大きくなったりすることはありません。

✅ 正解

溶質と溶媒の質量を足し合わせて求める

溶液とは、液体（溶媒）に物質（溶質）が溶け込んだ全体を指します。したがって、質量パーセント濃度の基準となる溶液の質量を求めるには、溶けている物質の質量と、それを溶かしている液体の質量の両方を加算しなければなりません。

✅ 正解

状態変化が起こっても物質の漏れ出しがなければ、質量は変わらない

物質が状態変化しても、その物質を構成している粒子の種類や総数は変化しません。密閉された袋の中では物質が外に漏れ出したり、外から別の物質が入ったりすることがないため、液体から気体へと体積が大きく変化しても、全体の質量は一定に保たれます。

✅ 正解

体積に密度を掛けて水溶液の質量を求め、そこに質量パーセント濃度を100で割った値を掛ける

水溶液の中に含まれる溶質の質量を算出するには、まず基準となる水溶液全体の質量を特定する必要があります。水溶液の質量は「体積 × 密度」の計算によって導かれます。質量パーセント濃度は水溶液全体の質量に対する溶質の質量の割合を百分率で表したものなので、溶質の質量を求めるには、水溶液の質量に「質量パーセント濃度 ÷ 100」を掛ける手順が正解となります。

✅ 正解

蒸留

物質が気体に変化する温度である「沸点」の違いを利用して、混合物から成分を分ける操作を蒸留と呼びます。液体を一度沸騰させて気体にし、それを冷却して再び液体に戻すプロセスが特徴です。

✅ 正解

300g

溶液を水で薄めても、溶けている溶質（砂糖）の質量は変化しない。まず、15%の砂糖水200gに含まれる砂糖の質量を計算すると、200g × 0.15 = 30gとなる。次に、この30gの砂糖が溶けている状態で濃度を6%にするために必要な溶液全体の質量を求めると、30g ÷ 0.06 = 500gとなる。もともと溶液は200gあったため、加えた水の質量は 500g – 200g = 300gと算出される。

✅ 正解

溶媒

液体に他の物質が溶けて均一に混ざっているとき、溶かしている側の液体を溶媒という。この実験のケースでは、溶質である塩化ナトリウムやミョウバンを溶かしている水が溶媒に該当する。

✅ 正解

再結晶

物質が温度によって溶ける量が変化する性質を利用して、一度溶かした物質を再び固体として取り出す操作を再結晶と呼ぶ。この方法は、不純物を取り除いて純度の高い物質を得るために利用される。

✅ 正解

飽和水溶液、溶解度

物質がこれ以上水に溶けることができない限界の状態に達している水溶液を飽和水溶液と呼ぶ。このとき、100gの水に溶けることができる溶質の質量の最大値は溶解度と呼ばれ、物質の種類や温度によって決まっている。

✅ 正解

エタノールを主成分とするが、水も含まれている混合物である

混合物の蒸留において、沸点の低いエタノール（約78℃）は沸点の高い水（100℃）よりも先に気体になりやすい性質がありますが、実際には水も同時に蒸発するため、留出液は常に混合物となります。試験管Xの密度（0.83g/cm³）はエタノールの密度（0.79g/cm³）に近い値を示していることから、エタノールが多く含まれていることが分かりますが、エタノールの数値と完全には一致しないため、水が混ざった混合物であると判断できます。

✅ 正解

再結晶

溶解度は温度によって変化し、一般的に温度が高いほど多くの物質が溶ける。この性質を利用して、高温で溶かした溶液を冷却したり、溶媒を蒸発させたりすることで、溶けきれなくなった溶質を純粋な結晶として取り出すことができる。この現象を再結晶と呼ぶ。

✅ 正解

加えられた熱のすべてが、物質の状態を液体から気体へ変化させるために使われるため

物質が状態変化を起こすときにはエネルギーを必要とします。沸騰している間、外部から与えられた熱エネルギーは、液体の粒子同士の結びつきを断ち切って気体へと変化させるための「状態変化」にすべて消費されます。そのため、物質そのものの温度（粒子の熱運動の激しさ）を上昇させることには使われず、温度は一定に保たれます。

✅ 正解

40グラム

水の質量が100グラムから50グラムに半減すると、溶けることができる溶質の最大質量も半分になります。60度の水100グラムに110グラム溶けるので、水50グラムでは55グラムまで溶かすことが可能です。既に15グラムが溶けているため、55グラムから15グラムを引いた40グラムが、追加で溶かすことができる質量となります。

✅ 正解

蒸発によって溶媒の量が減り、その温度における溶解度を超えた分の溶質が保持できなくなったから。

結晶が析出する要因には「温度を下げること」と「溶媒を蒸発させること」の2通りがあります。本問のように温度が一定の場合でも、蒸発によって溶媒の質量が減少すれば、その溶媒に溶けることができる溶質の限界量も減少するため、限界を超えた溶質が析出することになります。

✅ 正解

飽和水溶液

物質には温度ごとに溶媒に溶けることができる限界の質量があり、この限界値を溶解度といいます。その限界まで溶質を溶かした状態の液を飽和水溶液と呼び、これ以上は溶質を溶かすことができない状態を指します。

✅ 正解

粒子が熱によって激しく運動するようになり、粒子どうしの距離が広がるため。

状態変化において、物質を構成する粒子の数や粒子自体の大きさは変化しません。液体から気体になる時は、温度の上昇にともなって粒子の運動が激しくなり、互いの拘束を振り切って粒子間の距離が極めて大きくなるため、全体の体積が増加します。

✅ 正解

温度が上がるにつれて粒子の熱運動が激しくなり、粒子どうしの隙間が大きくなることで、粒子の集合状態が変化する。

物質の状態変化は、構成する粒子の種類・大きさ・個数が変化するのではなく、粒子の集合状態が変化することによって起こります。固体では粒子が規則正しく並び、その場でわずかに振動していますが、加熱されると熱運動が激しくなり、粒子どうしの隙間が広がって自由に動ける液体や気体へと変化していきます。

✅ 正解

結晶として析出した物質の飽和水溶液になっており、かつ析出しなかった方の溶質も含まれている

再結晶の操作において、冷却によって結晶が析出した後の水溶液（ろ液）は、その温度における溶解度の限界まで物質が溶けている「飽和水溶液」の状態です。そのため、結晶として出てきた物質も、溶けきれなかった分が取り除かれただけで、液中には溶解度分だけ残っています。また、結晶として析出しなかったもう一方の溶質は、そのまま液中に溶け込んだ状態でろ過されるため、ろ液には両方の溶質が含まれることになります。

✅ 正解

エタノールの割合が高いため、密度が小さい。

エタノールの沸点は約78℃であり、水の沸点である100℃よりも低いため、加熱を始めると先に沸点の低いエタノールが多く蒸発して液体として出てきます。純粋なエタノールは水よりも密度が小さいため、エタノールを多く含む最初に集まった液体は、後から集まる液体に比べて密度が小さくなります。

✅ 正解

蒸留

物質による沸点の違いを利用して、混合物を加熱し、発生した気体を冷却して液体に戻すことで特定の物質を分離する操作を蒸留と呼ぶ。固体が溶けた液体から溶媒を取り出す際や、沸点の異なる液体どうしの混合物を分ける際に用いられる。

✅ 正解

状態変化によって分子どうしの間隔が狭くなったから。

物質が状態変化しても、分子そのものの大きさや質量、および全体の分子の数は変化しません。液体から固体に変化して体積が減少するのは、熱運動が穏やかになることで分子どうしの間隔が狭まり、より狭い範囲に分子が集まるようになるためです。この結果、同じ体積あたりの分子の数が増え、密度が大きくなります。

✅ 正解

溶媒を蒸発させることで、溶けていた溶質を固体として回収する。

水溶液中の溶媒を熱などで蒸発させると、溶媒が気体となって失われます。その結果、それまで溶媒に溶けていた溶質は、溶媒がなくなることで溶けていられなくなり、固体として析出します。この操作によって、溶質を純粋な状態で回収することができます。

✅ 正解

溶液全体の質量に対する、溶けている溶質の質量の割合を百分率で表したもの。

質量パーセント濃度は、溶媒（水など）に溶質が溶けた「溶液」全体の質量を分母にして計算します。溶媒のみの質量を基準にするのではなく、溶媒と溶質を合計した全体の質量に対する溶質の割合を百分率（％）で示した数値です。

✅ 正解

加熱によって加えられた熱エネルギーが、すべて状態変化のために使われるから。

物質が状態変化（この場合は液体から気体への変化）を行っている最中は、外部から供給された熱エネルギーが物質の温度を上げるためではなく、粒子同士の結びつきを断ち切って状態を変えるために消費されます。そのため、すべての液体が気体になり終わるまで、温度が一定に保たれるという原理が成立します。

✅ 正解

52.2％

質量パーセント濃度を求める際は、分母を「溶液の質量（溶媒＋溶質）」にする必要があります。水100gに硝酸カリウムが109g溶けているとき、溶液全体の質量は 100 + 109 = 209g となります。したがって、(109 ÷ 209) × 100 を計算すると、約52.152…となり、小数第2位を四捨五入して52.2％となります。分母を溶媒（水）の100gだけで計算しないよう注意が必要です。

✅ 正解

温度が下がることで、硝酸カリウムの溶解度が大きく減少するため

物質が溶媒に溶ける最大量（溶解度）は、温度によって異なります。硝酸カリウムのように温度が下がるにつれて溶解度が急激に小さくなる物質は、高温の飽和水溶液を冷却すると、溶けきれなくなった分が大量の結晶として出てきます。

✅ 正解

沸点の低いエタノールが先に蒸発することで、残った液体の混合割合が変化し続けるため

純粋な物質であれば沸騰している間の温度は一定に保たれますが、混合物の場合は異なります。蒸留が進むにつれて、沸点の低いエタノールが優先的に蒸発し、フラスコ内に残る液体の成分比率（水の割合）が刻々と変化します。これに伴い、混合物全体の沸点も徐々に上昇していくため、加熱中の温度は一定にならずに上がり続けます。

✅ 正解

硫酸銅30g、水170g

質量パーセント濃度は「（溶質の質量 ÷ 溶液の質量）× 100」で算出されます。200gの15％溶液を作るには、200g × 0.15 = 30g の溶質（硫酸銅）が必要です。溶液の質量は溶質と溶媒の合計であるため、準備する水の質量は 200g – 30g = 170g となります。溶媒の質量を溶液の質量と混同しないことが実験上の注意点です。

✅ 正解

粒子の総数が変わらないため、質量は変化しない

物質が状態変化しても、その物質を構成している粒子の種類や総数（個数）は変化しません。質量は物質を形づくる粒子の集まりによって決まるため、粒子の並び方が変わっても、全体の質量は保存され、変化しないという性質があります。

✅ 正解

ホウ酸

物質によって溶解度の決まり方は異なります。ホウ酸は、0度から60度の温度範囲において溶解度が約5gから15g程度と、他の一般的な物質に比べて非常に小さい値を示すのが特徴です。塩化ナトリウムは約36gから38gでほぼ一定であり、硝酸カリウムは温度上昇とともに溶解度が急激に増加し、ショ糖は非常に高い溶解度を示すため、記述された性質はホウ酸特有のものです。

✅ 正解

塩化カルシウム 60g、水 140g

溶質の質量は「溶液の質量 × 濃度（小数）」で計算できるため、200g × 0.30 ＝ 60g が溶質である塩化カルシウムの質量となります。溶媒である水の質量は、溶液全体の200gから溶質の60gを引いた140gとなります。水の質量を溶液の質量と混同しないよう注意が必要です。

✅ 正解

粒子の運動が激しくなり、粒子同士の間隔が広くなる。

物質が加熱されて液体から気体に変化する際、粒子は熱エネルギーを得て運動が激しくなります。その結果、粒子同士が互いの引き合う力を振り切って自由に飛び回るようになり、粒子間の間隔が劇的に広がるため、物質全体の体積が増加します。粒子自体の大きさや数、質量は変化しません。

✅ 正解

液体の粒子はろ紙の隙間よりも小さいが、溶けていない固体の粒子はろ紙の隙間よりも大きいため

ろ紙には目に見えないほど小さな隙間が無数に空いている。液体や溶媒に溶けている物質の粒子はこの隙間を通り抜けることができるが、溶けずに残っている固体の粒子は隙間よりも大きいため、通り抜けることができず、ろ紙の上に残る。この性質の違いを利用して分離が行われる。

✅ 正解

飽和状態に達しているため、点は変化せず4つのままである。

粒子モデルにおいて、一定の枠内にある点の数は水溶液の濃度（単位体積あたりの溶質の量）を表します。飽和水溶液にさらに溶質を加えても、その温度での溶解度を超えて溶けることはできないため、上澄み液の濃度は変化しません。そのため、モデル図における粒子の密度も変わらず、点の数は最初の飽和状態と同じ4つのままとなります。溶質を多く加えたからといって、濃度が高くなるわけではないという点が重要です。

✅ 正解

物質が液体から気体に変化する「沸騰」が起こっている。

加熱しているにもかかわらず温度が一定（78度）で保たれている時間は、物質の状態変化が進行しています。液体を加熱して温度が一定になるのは、液体が気体に変化する沸騰という現象が起こっているためです。24.5度の液体が加熱によって温度上昇した後の一定区間であるため、沸点に達したと判断できます。

✅ 正解

質量が一定で体積が減少するため、密度は大きくなる

密度は単位体積あたりの質量（質量÷体積）で表されます。ろうが液体から固体へ状態変化する際、質量は変わりませんが、体積は減少します。同じ質量でも体積が小さくなる（より狭い範囲に粒子が詰まる）ため、密度は大きくなります。これは、水が氷になるときに体積が増えて密度が小さくなる現象とは逆の変化です。

✅ 正解

再結晶

物質が溶媒に溶ける限界の量である溶解度は、温度によって変化します。この性質を利用して、一度溶かした物質を再び固体として析出させる操作を再結晶と呼び、物質の純度を高める際などに利用されます。

✅ 正解

固体、液体、気体の順に、同じ体積の中に含まれる分子の数は少なくなり、密度は小さくなる。

エタノールなどの一般的な物質では、固体が最も分子が密に詰まっており、次に液体、最も離れているのが気体です。密度は単位体積あたりの質量を示すため、同じ体積に含まれる分子の数が多いほど密度は大きくなります。したがって、密度は固体が最も大きく、気体が最も小さくなります。

✅ 正解

液体から気体に状態変化しても、粒子自体の大きさや粒子の数は変化しない。

状態変化は、物質を構成する粒子の集まり方や運動の状態が変わる現象であり、化学変化とは異なります。したがって、加熱されても粒子そのものの種類が変わったり、分解されたり、数が増減したりすることはありません。粒子１つの大きさや質量も一定に保たれます。

✅ 正解

塩化ナトリウムは温度変化による溶解度の差が非常に小さいため。

冷却によって結晶を取り出すには、高温時と低温時の溶解度の差が大きい必要があります。ミョウバンは温度による溶解度の変化が大きいため結晶が現れますが、塩化ナトリウムは温度が変化しても溶解度がほとんど変わらないため、冷却による析出には向きません。

✅ 正解

質量は変化しないが、体積が減るため密度は大きくなる

状態変化の前後で物質を構成する粒子の数自体は変わらないため、全体の質量は変化しない。密度は単位体積あたりの質量（質量÷体積）で定義されるため、質量が一定のまま体積が減少すると、密度は元の液体の状態よりも大きくなる。

✅ 正解

温度が下がると物質が水に溶けることができる最大の量である溶解度が小さくなるから。

一定量の水に溶ける物質の限界の質量を溶解度と呼びます。多くの固体物質は温度が下がると溶解度が減少します。高温のときに溶解度いっぱいまで溶かした「飽和水溶液」の温度を下げると、その温度での溶解度を超えた分の物質が、溶けていられなくなり固体（結晶）として現れます。これが再結晶の原理です。

✅ 正解

水溶液を加熱して、溶媒である水を蒸発させる

温度による溶解度の変化が小さい物質の場合、水溶液の温度を下げても析出する量はごくわずかです。そのため、溶媒である水を蒸発させて減らすことで、その水量に対して溶けきれなくなった溶質を強制的に結晶として取り出す方法が適しています。

✅ 正解

体積が大きくなり、密度は小さくなる

水は液体から固体へと状態変化する際、分子が隙間の多い構造を作って並ぶため、体積の増加が起こります。物質の状態が変化しても質量は変わらないため、体積が大きくなると単位体積あたりの質量である密度の減少につながります。

✅ 正解

液体の飛散を防ぐため、ガラス棒を伝わせて少しずつ注ぐ

混合液を注ぐ際にガラス棒を用いるのは、液体がビーカーの縁を伝ってこぼれたり、ろ紙の上で跳ねたりするのを防ぐためである。ガラス棒の先をろ紙の厚い部分（三枚重なっている側）に軽く当て、そこを伝わせるようにして静かに注ぐのが正しい操作である。

✅ 正解

再結晶

固体の物質を溶媒に溶かしたあと、再び結晶として取り出す操作を再結晶と呼びます。この方法は、不純物を含んだ固体から、より純粋な物質を得るために利用されます。

✅ 正解

216.8g

まず、水100gあたりの析出量を求めます。70℃での140gから20℃での31.6gを引くと、108.4gとなります。今回は水が200gであるため、析出量も2倍にする必要があります。したがって、108.4g × 2 = 216.8gが答えとなります。水の質量に応じた比例計算を忘れないことがポイントです。

✅ 正解

食塩 10g、水 90g

溶液100gのうち10%が溶質（食塩）であるため、食塩の質量は 100g × 0.1 = 10g 必要です。溶液の全質量（100g）から食塩の質量（10g）を引いた残りが水（溶媒）の質量になるため、水は 90g 準備します。水を100g用意してしまうと、溶液全体の質量が 110g となり、濃度が10%よりも薄くなってしまいます。

✅ 正解

10%

質量パーセント濃度を求める際は、溶液全体の質量（溶質の質量＋溶媒の質量）を分母にします。この場合、溶質であるデンプンが5g、溶媒である水が45gなので、溶液全体の質量は50gとなります。「（5g ÷ 50g）× 100」という計算式により、濃度は10%となります。水の質量である45gをそのまま分母にして計算しないよう注意が必要です。

✅ 正解

溶媒である水が蒸発し、溶質が分離された。

水溶液に含まれる溶媒（水）は、加熱によって気体（水蒸気）へと変化し、空気中へと拡散します。一方で、沸点の高い溶質は蒸発せずにスライドガラス上に残ります。この実験プロセスは、溶媒と溶質という混合物の成分を分離する物理的な操作の一種です。

✅ 正解

再結晶

物質が温度によって溶ける量（溶解度）が変化する性質を利用し、溶けきれなくなった分を規則正しい形の固体として分離する操作を再結晶と呼びます。不純物を取り除き、特定の物質を純粋な状態で得るために用いられます。

✅ 正解

析出

固体の物質が水に溶けることのできる最大量は溶解度と呼ばれ、多くの物質では温度が下がるほど溶解度が小さくなります。そのため、高温で溶かした物質が冷却によって溶解度を超えた場合、溶けきれなくなった分が固体となって現れます。この現象を析出といいます。

✅ 正解

質量パーセント濃度

溶液の濃さを表す指標の一つとして、溶液全体の質量（溶質＋溶媒）に占める溶質の質量の割合を百分率（％）で表したものを「質量パーセント濃度」と呼びます。分母が溶媒だけの質量ではなく、溶質を含めた溶液全体の質量であることが重要です。

✅ 正解

溶質の粒子が水分子の間に入り込み、液体全体に隙間なく均一に広がるから

物質が溶解すると、溶質の粒子は目に見えないほど小さな状態になり、水分子の間に入り込んでいきます。この粒子が拡散によって液全体に均一に散らばるため、場所による濃度の偏りがなくなります。重力の影響を受けないわけではなく、粒子の運動による拡散の力が重力による沈降を防いでいると考えられます。

✅ 正解

水が溶媒、食塩が溶質であり、できあがった125gの食塩水が溶液である。

水溶液において、溶かしている側の液体（水）を溶媒、溶けている物質（食塩）を溶質、それらが合わさった液体全体を溶液と定義する。質量保存の法則により、溶液の質量は溶媒と溶質の質量の和（100g + 25g = 125g）に等しくなる。

✅ 正解

名称：溶解度、比較：塩化ナトリウムの方が大きい

一定量の溶媒に溶けることができる溶質の最大質量を溶解度と呼びます。与えられた条件において、22℃では粉末甲と粉末乙の溶解度の値は重なっていますが、塩化ナトリウムはそれらよりも高い数値を示しており、約4gの差があることがわかります。したがって、22℃における溶解度は塩化ナトリウムの方が大きくなります。

✅ 正解

熱によってエタノールの分子の運動が激しくなり、分子どうしの間隔が広がったため。

物質が液体から気体に状態変化する際、分子の数、分子の質量、および分子自体の大きさは変化しません。液体が加熱されて気体になると、分子の運動が非常に激しくなり、分子どうしの間隔が液体時と比べて約1000倍以上に広がるため、全体の体積が急激に増大し、袋を押し広げます。

✅ 正解

溶液全体の質量に対する、溶けている溶質の質量の割合を百分率で表したもの

質量パーセント濃度は、溶質と溶媒を合わせた「溶液全体の質量」の中に、溶質がどれだけの割合で含まれているかを示す指標です。分母が「溶媒（水など）の質量」だけにならないよう注意する必要があります。

✅ 正解

状態変化に熱が使われるため、加熱を続けていても温度は一定に保たれる

純粋な物質を加熱していくと、状態変化が起こっている間は加えられた熱エネルギーがすべて状態変化（この場合は液体から気体への変化）のために消費されます。そのため、加熱を続けていても温度が上がらずに一定になる「プラトー」と呼ばれる区間が生じます。

✅ 正解

溶解度

物質が一定量の溶媒（通常は水100g）に溶ける限界の質量のことを溶解度と呼びます。この限界まで物質が溶けている状態の液体を飽和水溶液といいます。温度によって溶解度は変化するため、物質の特定には温度条件が重要です。

✅ 正解

蒸留

物質による沸点の違いを利用して、液体の混合物を加熱・冷却によって分離する操作を蒸留と呼びます。この手法を用いることで、混ざり合った物質をそれぞれの成分に分けることができます。

✅ 正解

溶解度

特定の温度で、一定量の溶媒（通常は水100g）に溶ける溶質の最大質量を溶解度といいます。溶質が溶解度まで溶けており、それ以上溶けることができない状態の水溶液を飽和水溶液と呼び、この値は物質の種類や温度によって異なります。

✅ 正解

融点

物質が固体から液体に変化することを融解といい、そのときの温度を融点といいます。純粋な物質の場合、固体と液体が共存している間は加えられた熱がすべて状態変化に使われるため、温度は一定に保たれます。

✅ 正解

12g

溶質の質量は、「溶液の質量 × 質量パーセント濃度 ÷ 100」の計算式で求めることができます。この問題では、150g × 0.08 ＝ 12gとなります。溶液全体の質量（150g）と溶媒である水の質量（138g）を混同しないように計算することが重要です。

✅ 正解

溶質の粒子が水全体に均一に広がっているため、時間が経過しても変化せず、透き通ったままである。

物質が水に溶けて水溶液になると、溶質の粒子は非常に小さくなり、水全体に均一に散らばる。一度均一に拡散した粒子は、重力によって沈んだり一部に集まったりすることなく、そのままの状態を保つ性質がある。そのため、時間が経過してもどこを調べても同じ濃さであり、沈殿も生じない。

✅ 正解

再結晶

一度溶かした物質を再び結晶として取り出す操作は再結晶と呼ばれる。この手法は、物質の溶解度が温度によって変化する性質を利用して不純物を取り除き、純度を高めるために用いられる。

✅ 正解

液体が急激に沸騰して噴き出す「突沸」を防ぐため。

液体を加熱する際、沸点に達しても沸騰せず、その後急激に激しく沸騰する「突沸」という現象が起こることがあります。沸騰石には小さな穴がたくさん開いており、そこから気泡が発生しやすくなるため、穏やかに沸騰させることができます。これにより、液体がフラスコの外へ噴き出す危険を防ぎます。

✅ 正解

ミョウバン。温度が下がると溶解度が大きく減少するため。

冷却によって固体をとり出す操作では、高温時と低温時の溶解度の差が大きい物質ほど、一度に多くの固体を析出させることができます。提示された数値を見ると、ミョウバンは溶解度が57.4gから11.4gへと大きく変化しており、その差が大きいため冷却による再結晶に適しています。一方、塩化ナトリウムは溶解度の変化が非常に小さいため、冷却してもほとんど析出しません。

✅ 正解

再結晶

水に溶けている固体の物質を再び結晶として取り出す操作を再結晶と呼びます。これは、物質の種類によって温度ごとの溶解度が異なる性質や、溶媒を減らすことで溶けきれなくなる性質を利用したものです。不純物を取り除き、純度の高い物質を得るために行われます。

✅ 正解

溶質の粒子が極めて小さく、拡散によって水全体に均一に散らばり、光を遮らない状態で存在しているから。

水溶液が透明に見えるのは、溶質の粒子が目に見えないほど小さく、かつ拡散によって溶液全体に均一に分布しているためである。粒子が光の進行を妨げないほど小さく分散していることで、光が通り抜け、私たちはそれを「透き通っている」と認識する。もし粒子が大きく塊になっていれば、光が散乱して濁って見えることになる。

✅ 正解

エタノールが液体から気体に状態変化し、粒子の間隔が広がることで体積が大きくなった。

密閉された袋の中で液体から気体への状態変化が起こると、物質を構成する粒子の種類や数は変わりませんが、粒子どうしの間隔が急激に広がります。エタノールの場合、気体になると体積が数百倍に増加するため、内側から袋を押し広げる現象が観察されます。

✅ 正解

液体から固体への変化が完了するまで、温度は一定に保たれる。

物質が液体から固体に変化（凝固）するとき、物質は周囲に熱を放出します。冷却していても、この放出される熱によって温度の低下が抑えられるため、状態変化が続いている間は温度が一定に保たれます。粒子モデルで見ると、自由に動いていた粒子が密に詰まった規則正しい配列に固定されていく過程がこの一定温度のタイミングに該当します。

✅ 正解

再結晶

物質が溶媒に溶けることができる最大量である溶解度は、物質の種類や温度によって決まっています。この性質を利用して、一度溶かした物質を再び固体として取り出す操作を再結晶と呼び、不純物を取り除いて純度の高い物質を得るために利用されます。

✅ 正解

その温度において、2種類の物質の溶解度が等しくなっていることを示している。

溶解度曲線は、温度ごとに溶媒（水）に溶ける溶質の限界の質量を表したものです。グラフ上で2つの曲線が交差している点は、その点に対応する温度において、それぞれの物質が100gの水に溶けることができる最大の質量、すなわち溶解度が一致している状態を指します。

✅ 正解

25.9％

質量パーセント濃度を求めるには、分母を「溶液の質量」にする必要があります。まず、溶媒である水100gと、溶質である塩化ナトリウム35.0gを足して、溶液の合計質量である135.0gを算出します。次に、公式「（溶質の質量 ÷ 溶液の質量）× 100」に数値を当てはめ、35.0 ÷ 135.0 × 100 を計算すると 25.92… となります。問題の指示通り小数第二位を四捨五入すると、25.9％になります。分母を溶媒の質量（100g）のみにして計算しないよう注意が必要です。

✅ 正解

溶解度曲線

温度による溶解度の変化をグラフ化したものは溶解度曲線と呼ばれます。一定量の溶媒（水100g）に溶ける溶質の最大質量が、温度の変化とともにどのように変わるかを視覚的に捉えることができます。

✅ 正解

分子どうしの間隔が大きく広がり、空間が大きくなるため

物質が液体から気体になるとき、分子自体が大きくなったり数が増えたりすることはありません。液体では密に集まっていた分子が、加熱によって運動が激しくなり、分子どうしの間隔が非常に大きくなって容器全体に広がろうとすることで、物質全体の体積が増加します。

✅ 正解

与えられた熱がすべて状態変化に使われるため温度は一定となり、すべての物質の状態変化が完了すると再び温度上昇に使われるようになるから。

状態変化（融解や沸騰）が起きている間は、外部から加えられた熱エネルギーが物質の粒子の結びつきを解くために費やされるため、物質自体の温度は上昇せず加熱曲線に水平な部分が現れる。すべての物質の状態変化が完了すると、加えられた熱は再び粒子の運動を激しくする（＝温度を上げる）ために使われるようになるため、水平な部分が終了して温度が上昇し始める。

✅ 正解

液体から気体に変化しても、物質を構成する粒子の総数は変わらないため、質量は変化しない

物質が液体から気体に状態変化すると体積は劇的に増加しますが、これは粒子どうしの間隔が広がるためであり、原子の種類や数が不変であることに変わりはありません。密閉された袋の中では物質の出入りがないため、状態変化の前後で質量は一定に保たれます。

✅ 正解

質量パーセント濃度

溶質の質量を、溶媒と溶質を合わせた溶液全体の質量で割り、100を掛けて算出される指標を質量パーセント濃度と呼ぶ。理科の化学分野において、溶液の濃さを表す最も基本的な方法である。

✅ 正解

硝酸カリウムの飽和水溶液

飽和水溶液の質量は、溶媒である水の質量と、その温度で溶媒に溶ける最大質量である溶解度（溶質の質量）の和で決まります。今回の条件では、すべてのビーカーで水の質量が100gと共通しているため、溶解度が大きい物質ほど水溶液全体の質量は大きくなります。提示された70℃の溶解度を比較すると、硝酸カリウム（約138g）が最も大きいため、水溶液の質量も硝酸カリウムが最大となります。

✅ 正解

エタノールの割合が高いため、火を近づけると燃え、その密度は水よりも小さい。

赤ワインのような混合物を加熱すると、沸点の低い物質が先に蒸発します。エタノールの沸点は約78℃であり、水の沸点である100℃よりも低いため、最初に集まる液体にはエタノールが多く含まれます。エタノールには「燃える」という性質があり、またその密度は約0.79g/cm³で水の1.00g/cm³よりも小さいため、最初に集まった液体は燃えやすく、密度が小さいという特徴を持ちます。

✅ 正解

変化しない

溶質の質量とは、溶液の中に溶けている物質そのものの重さを指します。加熱によって溶媒である水が蒸発しても、溶けている砂糖（溶質）そのものが空気中へ逃げたり消えたりすることはないため、溶質の質量は変化しません。変化するのは溶媒の質量と、それによって決まる溶液全体の質量および濃度です。

✅ 正解

蒸留

混合物を一度気体にしてから再び液体に戻す操作は、物質ごとの沸点の違いを利用して行われます。この方法を蒸留と呼び、複数の液体が混ざり合った状態から特定の成分を分離したり、純度の高い物質を得たりする際に用いられます。

✅ 正解

硝酸カリウム。温度による溶解度の差が大きいため。

冷却による再結晶では、高い温度のときと低い温度のときでの「溶解度の差」が、そのまま出てくる結晶の量に関係します。硝酸カリウムは温度が下がると溶解度が急激に減少するため、溶けきれなくなった分が大量の結晶として現れます。一方で、塩化ナトリウムのように温度による溶解度の変化が小さい物質は、冷却してもほとんど結晶が出てこないため、この方法には向きません。

✅ 正解

液体

融点は物質が固体から液体に変化する温度であり、沸点は液体から気体に変化する温度です。したがって、周囲の温度が融点を超え、かつ沸点に達していない範囲にあるとき、その物質は液体の状態を維持することになります。

✅ 正解

77.6g

60℃の飽和水溶液に溶けていた109.2gの硝酸カリウムのうち、20℃で溶けきれる限度である31.6gを超えた分が結晶として現れます。したがって、109.2gから31.6gを引いた77.6gが析出する結晶の質量となります。

✅ 正解

溶質が溶媒に溶けて、溶液になる。

液体に溶けている物質を溶質、その溶質を溶かしている液体を溶媒といいます。この2つが混ざり合ってできた液全体を溶液と呼ぶため、溶質が溶媒に溶けることで溶液が形成されます。

✅ 正解

冷却によって物質の溶解度が小さくなり、溶けていられる限界の質量が溶質の質量を下回るため。

多くの固体物質は、水の温度が下がるほど溶解度（一定量の水に溶ける最大質量）が減少する性質を持っています。水溶液を冷却し、その温度における溶解度が、すでに溶けている溶質の質量よりも小さくなったとき、溶けきれなくなった分の物質が結晶として現れます。

✅ 正解

物質ごとに沸騰する温度が異なる性質

石油のように複数の液体が混ざった混合物から特定の成分を分離する場合、それぞれの物質が気体になる温度（沸点）が異なることを利用します。加熱によって各成分が異なるタイミングで気体になるため、それらを別々に集めることが可能です。

✅ 正解

沸点といい、物質の性質を判断する手がかりになる

物質が沸騰して液体から気体に変化するときの温度を沸点と呼びます。沸点は物質の種類によって決まった値を持つため、その物質が何であるかを特定するための「物質の性質」として利用されます。

✅ 正解

溶媒

溶液を構成する成分のうち、溶かされている物質を溶質、溶かしている液体を溶媒とよびます。特に溶媒が水である溶液は水溶液とよばれます。

✅ 正解

粒子の数は変わらないが、粒子同士の間隔が急激に広がるため

物質が液体から気体に状態変化する際、物質を構成する粒子そのものの大きさや種類、および総数は変化しない。しかし、加熱によって粒子の運動が激しくなり、粒子同士の結びつきを振り切って空間を自由に飛び回るようになる。このとき、粒子同士の間隔が液体時と比べて劇的に広がるため、物質全体の体積は著しく増加する。

✅ 正解

状態変化が起きている間は温度が一定に保たれ、中央がへこんで体積が減少する

物質が液体から固体に状態変化（凝固）している間、熱を放出しているため温度は融点（凝固点）で一定に保たれる。また、多くの物質は液体から固体に変化すると粒子の間隔が狭くなるため、質量は変わらないが体積は減少する。ろうの場合も体積が減少するため、固まったあとは最初に印をつけた位置よりも液面が下がり、特に中央部分が大きくへこむ様子が観察される。

✅ 正解

再結晶と飽和水溶液

物質が水に溶けることができる最大の質量を溶解度と呼び、溶解度まで物質が溶けている状態の水溶液を飽和水溶液といいます。この飽和水溶液をさらに冷却すると、溶解度が下がるため、溶けきれなくなった分の物質が固体として出てきます。この操作や現象を再結晶と呼び、不純物を取り除いて純粋な物質を得る際などに利用されます。

✅ 正解

水を蒸発させる

塩化ナトリウムは温度による溶解度の変化が非常に小さいため、温度を下げても溶けることができる質量があまり変わりません。そのため、冷却によって結晶を取り出すことは困難であり、加熱などによって溶媒である水を蒸発させ、溶媒の量そのものを減らすことで強制的に結晶を析出させる必要があります。

✅ 正解

二十二度

溶解度曲線の交点は、2つの物質の溶解度が等しくなる条件を示しています。グラフの形状から、粉末甲と粉末乙の曲線が交わっている位置を垂直に温度軸へと読み取ると、目盛りは二十二度を指します。この温度において、粉末甲と粉末乙は同じ質量だけ水に溶かすことが可能であると判断できます。

✅ 正解

未飽和水溶液に含まれる溶媒によって、その温度で溶けることができる溶質の最大量が増えたため。

溶け残りがある状態は、そのときの溶媒の量に対して溶質が最大限まで溶けている飽和状態です。ここに未飽和水溶液を加えるということは、同時に「溶媒（水）」を加えることにもなります。一定の温度において、溶けることができる溶質の質量は溶媒の質量に比例するため、溶媒が増えたことで溶解できる器が大きくなり、溶け残っていた固体が溶けることができるようになります。

✅ 正解

激しく泡が出続けるが、温度計の示す値は変化しない

純粋な物質を沸騰させている間は、外部から加えられた熱がすべて液体から気体への状態変化（蒸発）に使われるため、液体の温度は変化しません。そのため、実験では沸騰による泡の発生が続く一方で、温度計の数値は一定のままとなります。

✅ 正解

温度が下がることで物質の溶解度が小さくなり、その温度で溶けきれなくなった分が固体として現れるため。

飽和水溶液とは、その温度における溶解度の最大量まで溶質が溶けている状態の液を指します。多くの物質は温度が下がると溶解度が小さくなるため、高温で飽和状態にあった液を冷却すると、低温時の溶解度を超えた分の溶質が水に溶けていられなくなり、結晶となって現れます。

✅ 正解

温度が上がって密度が小さくなった水が上昇し、あいたところに温度が低く密度の大きい水が流れ込むことで全体が循環する

対流は、温度変化による密度の差が原因で起こります。熱せられた部分は膨張して密度が小さくなり上昇します。その周囲にある温度が低く密度の大きい物質が、上昇したあとの空間に回り込むように流れ込むため、物質全体が循環して熱が伝わります。

✅ 正解

30g

物質が溶けきれなくなった分が結晶として現れる「再結晶」の原理を用います。60度で溶けていた40gの物質のうち、20度で水100gに溶け続けられるのは10gまでです。したがって、もともと溶けていた40gから、20度で溶けることができる10gを差し引いた「40g – 10g = 30g」が結晶として析出します。

✅ 正解

105g

80℃の飽和水溶液には水100gに対して169gの硝酸カリウムが溶けています。これを40℃まで冷却すると、40℃での溶解度である64gまでしか溶けていられなくなります。したがって、その差である「169g – 64g = 105g」が、溶けきれずに結晶として現れます。

✅ 正解

溶液がゴム球の部分まで流れ込み、ゴム球を腐食させたり汚したりする恐れがあるため。

こまごめピペットのゴム球は薬品に対する耐性がガラスほど高くありません。ピペットを逆さまにすると、中の溶液がゴム球に直接触れてしまい、ゴムが劣化してちぎれたり、ゴム球内の汚れが溶液に混ざったりしてしまいます。これを防ぐために、溶液を吸い取った後は必ず先端を下にして、垂直に保持しなければなりません。

✅ 正解

最初に集めた液体ほどエタノールの割合が高いためマッチの火を近づけるともく燃えるが、最後に集めた液体は水の割合が高くなるため燃えない。

水とエタノールの混合物を加熱すると、沸点の低いエタノール（約78℃）が、沸点の高い水（100℃）よりも先に気化しやすいため、蒸留の初期段階で集まる液体にはエタノールが多く含まれます。そのため、最初に採取した液体は燃焼しやすく、加熱が進むにつれてエタノールの割合が減り、水の割合が増えるため、後から採取した液体は燃えにくくなります。

✅ 正解

沸点の低いエタノールが先に気体となって出てくるため、それを冷却することで液体として回収できるから

液体どうしの混合物を加熱すると、一般に沸点が低い方の物質が先に気体となって発生します。この発生した蒸気を試験管などで冷却して再び液体に戻すことで、もとの混合物から特定の物質を濃縮して取り出すことができます。これは蒸留の原理に基づいた操作です。

✅ 正解

原油を加熱して気体にし、冷やす過程で成分ごとに沸点が異なることを利用して、沸点の高いものから順に液体へ状態変化させて分離する。

原油の分留は、加熱による「液体から気体への状態変化」と、冷却による「気体から液体への状態変化」を利用しています。物質ごとに沸点が決まっているため、温度が下がる過程で沸点の高い物質から順に液体に戻る性質を利用することで、混合物から各成分を分けることができます。

✅ 正解

飽和水溶液といい、溶けている質量は溶解度曲線の値と等しい。

ある温度の水に物質が最大限まで溶けている溶液を飽和水溶液と呼びます。溶解度曲線は、水100gに溶ける物質の最大質量を温度ごとにグラフ化したものであるため、飽和水溶液において実際に溶けている物質の質量は、溶解度曲線が示すその温度の値と一致します。

✅ 正解

粒子どうしの間隔が広くなるため、全体の体積が大きくなる。

物質が状態変化しても、物質を構成する粒子そのものの大きさ、質量、数は変化しません。液体から気体に変化するときは、粒子どうしの間隔が非常に大きくなるため、物質全体の体積が増加します。

✅ 正解

状態変化では粒子の種類や総数が保たれるため質量は変わらないが、粒子の運動状態によって粒子間の距離が変わるため体積が変化する。

物質の質量は、そこに含まれる粒子の種類と数によって決まります。状態変化は粒子そのものが変化したり増減したりする現象ではないため、質量は常に一定です。一方で、温度変化によって粒子の運動の激しさが変わると、粒子同士の平均的な距離（間隔）が変化します。この「間隔の変化」が、物質全体の体積の変化として現れる原理です。

✅ 正解

溶質の粒子は熱運動によって全体に広がり、どの部分においても一様に分布する。

物質が水に溶けると、溶質の粒子は「熱運動」と呼ばれる不規則な運動によって水の中に散らばっていきます。十分に時間が経過した後は、粒子の種類や質量の違いに関わらず、粒子は容器内の全体に一様に分布するため、水溶液のどの部分をとっても濃度は一定になります。

✅ 正解

水酸化ナトリウム水溶液

フェノールフタレイン溶液はアルカリ性の水溶液にのみ反応して赤色を示します。選択肢のうち、レモン汁とうすい塩酸は酸性、食塩水は中性であるため、フェノールフタレイン溶液の色は変化しません。水酸化ナトリウム水溶液は強いアルカリ性を示すため、赤色に変化します。

✅ 正解

出てくる蒸気の温度を測定して留出している物質を確認するため

蒸留では、物質ごとに異なる「沸点」を利用して分離を行います。枝つきフラスコの枝の部分を通り、冷却部へと移動していく蒸気の温度を測ることで、その温度が物質の沸点と一致しているかを確認し、目的の物質が正しく取り出せているかを判断できます。液体そのものの温度ではなく、気体となった物質の温度を測ることが重要です。

✅ 正解

質量パーセント濃度

溶質の質量を溶液（溶質＋溶媒）の質量で割り、100をかけることで求められる値は質量パーセント濃度と呼ばれます。溶媒の質量だけで割らないように注意が必要です。

✅ 正解

初期に集めた液体の方が、後に集めた液体よりもエタノールの濃度が高い

エタノールは水よりも沸点が低いため、蒸留を行うと先に沸騰して蒸気になりやすく、初期の留出物にはエタノールが多く含まれます。エタノールの密度は水よりも小さいため、エタノール濃度が高い初期の液体ほど密度は小さくなり（0.83g/cm³）、蒸留が進んで水が多く混じるようになるにつれて、密度は水の密度（1.00g/cm³）へと近づいていきます。

✅ 正解

約26.5％

質量パーセント濃度は、溶質の質量を「溶質＋溶媒」の合計で割って求めます。今回のケースでは、溶質の物質Yが36g、溶媒の水が100gなので、溶液の合計質量は136gになります。計算式は（36 ÷ 136）× 100 ＝ 26.47…となり、小数第2位を四捨五入すると26.5％となります。溶媒の100gだけで割ってしまう誤りに注意が必要です。

✅ 正解

食塩20gと水230g

まず、溶液全体の質量250gに濃度0.08（8％）をかけると、必要な溶質（食塩）の質量が250×0.08＝20gと求められます。次に、溶液全体の質量250gから食塩の20gを引いた残りの質量が溶媒（水）となるため、250－20＝230gの水が必要であることがわかります。

✅ 正解

水銀

物質が液体の状態をとるのは、その時の温度が融点よりも高く、沸点よりも低い場合です。20℃という温度において、酸素は沸点（−183℃）を超えているため気体、塩化ナトリウムは融点（801℃）に達していないため固体、メントールは融点（42℃）に達していないため固体となります。一方、水銀は融点（−39℃）より高く沸点（357℃）より低いため、液体となります。

✅ 正解

融点

物質を加熱していくと、固体から液体へ変化するタイミングで温度の上昇が止まり、一定の温度に保たれる現象が見られます。このときの温度を融点と呼び、物質の種類によって決まった値をとります。これに対し、液体が気体に変化するときの温度は沸点と呼ばれます。

✅ 正解

質量は110gで変わらないため、密度が小さくなった分だけ、体積は110cm³よりも大きくなる

物質の状態が変化しても、そこに含まれる粒子の総量は変わらないため、質量は110gのまま不変です。密度は「質量 ÷ 体積」で求められますが、水から氷になることで密度が1.0から0.9へと小さくなるということは、分母である体積が大きくなったことを意味します。具体的には、110 ÷ 0.9 ≒ 122.2となり、約122cm³まで体積が増加します。

✅ 正解

硝酸カリウム

冷却によって析出する物質の質量は、冷却前の温度における溶解度と、冷却後の温度における溶解度の差によって決まります。硝酸カリウムは温度による溶解度の変化が非常に大きいため、温度を下げた際に溶けきれなくなる量（溶解度の差）が最大となり、最も多くの結晶が析出します。

✅ 正解

融点

物質が固体から液体へ、あるいは液体から固体へと状態変化する際には、加えられた熱や放出される熱が状態の変化そのものに使われるため、変化が終わるまで温度が一定に保たれます。この一定の温度を融点と呼びます。液体が気体に変化するときの温度である沸点と混同しないよう注意が必要です。

✅ 正解

溶解度曲線

物質が溶媒に溶ける限界の量（溶解度）は温度によって変化します。この変化をグラフ化したものは「溶解度曲線」と呼ばれ、物質の種類を特定したり、再結晶の量を予測したりするために用いられます。

✅ 正解

溶質・質量パーセント濃度

水溶液において、溶媒（水など）に溶けている物質のことを「溶質」と呼びます。また、溶液全体の質量に対して溶質の質量がどれだけの割合であるかを百分率（％）で表したものを「質量パーセント濃度」と呼びます。これらは化学分野における濃度計算の基礎となる重要な用語定義です。

✅ 正解

粒子の大きさや数は変わらないが、粒子どうしの間隔が変化するため。

物質が状態変化する際、その物質を構成している粒子の種類、大きさ、および総数は一切変化しません。そのため、物質全体の質量は保存されます。一方で、温度変化によって粒子の熱運動の激しさが変わり、粒子どうしの並び方や距離（間隔）が変化するため、物質全体の体積が変化します。