【一問一答クイズ】中学1年化学（物質の性質）問題500問(理科)｜気体・水溶液・状態変化・密度

✅ 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

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

液体Bが上の層、液体Aが下の層に分かれて層状になる

体積と質量のグラフにおいて、直線の傾き（質量÷体積）は密度を表しています。傾きが緩やかな液体Bは、同じ体積あたりの質量が液体Aよりも小さいため、密度が低いと判断できます。混ざり合わない液体どうしを混合すると、密度の小さい液体が上の層に、密度の大きい液体が下の層に分かれるため、液体Bが上の層になります。

✅ 正解

元栓とコックを開け、マッチに火をつけてから、ガス調節ねじを少しずつ回して点火し、その後に空気調節ねじを回して炎を調節する。

ガスバーナーの点火では、まず元栓とコックを開いてガスの供給路を確保します。次に、ガスを出す前にマッチに火をつけ、その火を吹き出し口の横に近づけてから、ガス調節ねじを回して点火します。火がついたことを確認してから、最後に空気調節ねじを操作して、燃焼に最適な空気の量に調節します。先にガスを出すと、マッチを擦っている間にガスが周囲に溜まり、引火する危険があるため、必ず「火が先、ガスが後」の順序を守ります。

✅ 正解

二酸化炭素と水

有機物は共通して炭素を含んでおり、多くの場合は水素も含んでいます。これらを燃焼させると、成分である炭素が酸素と結びついて二酸化炭素になり、成分である水素が酸素と結びついて水（水蒸気）になります。この化学変化により、燃焼後の質量や体積に変化が生じます。

✅ 正解

10cm³

液体を入れたメスシリンダーに物体を完全に沈めたとき、上昇した分の液面の体積は、沈めた物体の体積と等しくなります。この場合、金属片を沈めた後の目盛りである45mLから、はじめの水の体積である35mLを引いた「10mL」が金属片の体積となります。なお、1mLは1cm³と同じ体積を表すため、10cm³となります。

✅ 正解

加熱するとこげて黒くなったり、燃えて二酸化炭素を発生したりする性質

有機物は炭素をふくむ物質であるため、加熱すると炭化して黒くこげたり、酸素と結びついて二酸化炭素を発生したりするという共通の性質を持っています。これに対し、食塩や金属などは炭素をふくまない「無機物」に分類されます。

✅ 正解

マッチに火をつけてからバーナーの口の少し横に近づけ、ガス調節ねじを少しずつゆるめて点火した後、空気調節ねじを動かして青色の炎にする。

ガスバーナーの点火では、ガスが充満して引火するのを防ぐため、必ず「マッチの点火」を「ガスの放出」よりも先に行う必要があります。まずマッチに火をつけてから、下側にあるガス調節ねじを回して点火し、最後に上側にある空気調節ねじを操作して、不完全燃焼を示す赤色の炎から、安定した青色の炎へと調節します。

✅ 正解

物体Aは液体に浮き、物体Bは液体の底に沈む

物質の密度が周囲の液体の密度よりも小さい場合、その物質は液体に浮く。逆に、物質の密度が液体の密度よりも大きい場合は、底に沈む。液体の密度が0.92g/cm³であるとき、それより密度が小さい物体A（0.90g/cm³）は浮き、それより密度が大きい物体B（0.95g/cm³）は沈むことになる。この原理を利用することで、見た目では判断が難しい物質の密度差を視覚的に捉えることが可能になる。

✅ 正解

気体にマッチの火を近づけると、音を立てて燃える。

鉄とうすい塩酸の反応で発生する気体は水素です。水素は非常に軽く、燃えやすい性質（可燃性）を持っているため、空気と混ざっている状態で火を近づけると、音を立てて燃えて水になります。線香が激しく燃えるのは酸素、石灰水が白くにごるのは二酸化炭素、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

発生した気体を石灰水に通すと、石灰水が白く濁る。

炭素を含む有機物を燃焼させると、物質内の炭素が空気中の酸素と結びついて二酸化炭素が発生します。二酸化炭素には石灰水を白く濁らせる性質があるため、この反応を利用して有機物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、塩化コバルト紙の色が変わるのは水（水蒸気）の反応です。

✅ 正解

密度

物質の種類によって決まっている、単位体積（通常は1cm³）あたりの質量のことを密度と呼びます。これは、物質の質量をその体積で割ることで算出でき、物質を特定するための重要な手がかりとなります。

✅ 正解

二酸化炭素と水

有機物はその成分として炭素と水素をふくんでいます。完全に燃焼するとは、物質が酸素と激しく結びつく反応を指し、成分の炭素は酸素と結びついて二酸化炭素になり、水素は酸素と結びついて水になります。

✅ 正解

電気をよく通し、熱を伝えやすい性質がある

すべての金属には、電気をよく通す「導電性」と、熱をすばやく伝える「熱伝導性」という性質が共通しています。磁石に引き寄せられる性質は鉄やニッケルなど一部の金属に限られており、密度についてもリチウムのように水に浮くほど小さい金属が存在するため、これらは共通の性質とは言えません。

✅ 正解

下側のガス調節ねじを指で固定して動かないようにし、上側の空気調節ねじを回して空気を混ぜる。

炎が赤黄色で不安定なのは、燃焼に必要な空気が不足している証拠です。炎の大きさを変えずに空気の量だけを調整するためには、下側のガス調節ねじを固定した状態で、上側の空気調節ねじを回して隙間を作り、空気を取り入れる必要があります。十分に空気が供給されると、完全燃焼に近づき、炎は青色で温度の高い安定した状態になります。

✅ 正解

金属光沢

金属には共通の性質がいくつか存在します。そのうち、表面を磨いたり、硬いものでこすったりしたときに光を反射してキラリと光る特有の輝きのことを金属光沢と呼びます。この実験で生成された赤色の物質は銅であり、金属としての性質を示したことになります。

✅ 正解

① 金属光沢　② 銅

金属を磨いた際に見られる特有の輝きを「金属光沢」と呼びます。理科の実験において、水溶液の電気分解で陰極に赤茶色の物質が析出する場合、その物質は「銅」です。色の変化（赤茶色）だけでなく、こすることで現れる光沢を確認することで、金属としての性質を定義通りに捉えることができます。

✅ 正解

有機物を構成する炭素原子が、空気中の酸素と結びついて酸化されるため。

有機物の定義は「炭素をふくむ物質」です。これを空気中で燃焼（酸化）させると、物質内の炭素原子が空気中の酸素分子と結びつく化学反応が起こり、二酸化炭素（CO₂）が生成されます。物質を加熱して二酸化炭素が発生するかどうかを確認することは、その物質に炭素原子がふくまれているか（有機物かどうか）を判断する重要な手がかりとなります。

✅ 正解

目盛りを読み取るときは、最小目盛りの10分の1までを目分量で読み取る。

理科の測定では、測定器具の最小目盛りの10分の1までを目分量で推定して読み取ることが基本です。視線が液面に対して斜め上からになると、液面の位置が本来よりも高い目盛りを指しているように見えてしまい、実際の体積より大きな値として記録される原因となります。

✅ 正解

下側のガス調節ねじを押さえ、上側の空気調節ねじをゆるめて空気を送り込む。

炎が赤黄色いのは、酸素（空気）が不足して不完全燃焼が起きている状態です。この場合、下側のガス調節ねじが動かないように固定しながら、上側の空気調節ねじをゆるめることで、筒内に空気を取り込みます。十分な空気が混ざると、炎は青く安定した状態になります。

✅ 正解

2種類以上の元素からできている化合物であるが、物質としては一種類で構成されているから。

純粋な物質には、一種類の元素からなる「単体」と、2種類以上の元素が一定の割合で結びついた「化合物」の双方が含まれます。酸化マグネシウムはマグネシウムと酸素からなる化合物ですが、一種類の物質として独立した性質（融点や密度など）を持つため、混合物ではなく純粋な物質に分類されます。

✅ 正解

密度

物質の種類によって決まる単位体積（通常は1立方センチメートル）あたりの質量を密度といいます。物体が周囲の液体よりも密度が小さければ浮き、大きければ沈みます。質量や体積が単独で大きくても、密度が小さければ物体は浮くため、これらを混同しないことが重要です。

✅ 正解

水では沈み、飽和食塩水では浮く

物質の密度が液体の密度より大きいと沈み、小さいと浮くという法則があります。プラスチックAの密度（1.06g/cm³）は、水の密度（1.00g/cm³）よりも大きいため水には沈みます。一方で、飽和食塩水の密度（1.19g/cm³）よりもプラスチックAの密度の方が小さいため、飽和食塩水には浮くことになります。

✅ 正解

ポリスチレンの密度が、飽和食塩水の密度よりも小さいため。

固体の物質を液体に入れた際、その物質が浮くのは、固体の密度が液体の密度よりも小さい場合です。ポリスチレンの密度は約1.05g/cm³であり、水（約1.00g/cm³）よりは大きいため沈みますが、食塩を限界まで溶かした飽和食塩水は密度が約1.20g/cm³と大きくなっているため、ポリスチレンのほうが相対的に密度が小さくなり、浮き上がります。浮沈を決定するのは、質量そのものの大小ではなく、単位体積あたりの質量である密度です。

✅ 正解

容器と物質を合わせた全体の質量から容器のみの質量を引き、その値を物質の体積で割る

密度の定義は「物質そのものの質量」を「物質そのものの体積」で割るというものです。容器に入った状態で測定した場合、全体の質量には容器の質量が含まれてしまっているため、あらかじめ空の容器の質量を引いて純粋な物質の質量を算出しなければなりません。その質量を体積で割ることで、正しい密度が求められます。

✅ 正解

質量が2.5gで、体積が0.5cm³の物質

物質Aの密度は、質量5.0gを体積1.0cm³で割ると 5.0g/cm³ と求められる。選択肢の中で、質量2.5gを体積0.5cm³で割ると 5.0g/cm³ となる物質が、物質Aと同一の密度を持つため、同じ種類の物質であると判断できる。

✅ 正解

100a / b

密度、体積、質量の関係は「質量 = 密度 × 体積」で表される。液体の体積を V とすると、液体の質量は a × V である。問題文より固体の体積は液体の b [％] であるため、固体の体積は V × (b / 100) と表せる。固体と液体の質量が等しいことから、固体の密度を d とすると、d × V × (b / 100) = a × V という等式が成り立つ。この式の両辺を V で割り、d について解くと、d = 100a / b と導かれる。このように文字式を用いることで、物質間の密度の関係を数学的に整理することができる。

✅ 正解

H₂

金属である亜鉛とうすい塩酸が反応すると、置換反応によって水素が発生します。水素は2つの原子が結びついた分子として存在するため、化学式ではH₂と表記されます。塩素（Cl₂）やアンモニア（NH₃）、塩化水素（HCl）はこの反応では発生しません。

✅ 正解

アルミニウム

質量と体積の関係を示すグラフにおいて、原点を通る直線の傾き（質量 ÷ 体積）は密度を表しています。傾きが最も小さいということは、同じ体積あたりの質量が最も小さい、つまり密度が最も小さい物質であることを意味します。アルミニウムの密度は約2.7g/cm³であり、チタン（約4.5g/cm³）、鉄（約7.9g/cm³）、鉛（約11.3g/cm³）の中で最小であるため、グラフの傾きは最も緩やかになります。

✅ 正解

氷の密度が水の密度よりも小さいため、氷が水に浮く性質を持つから。

物質が液体に浮くか沈むかは、その物質と液体の密度を比較することで判断できます。物体の密度が液体の密度よりも小さい場合、その物体は液体に浮きます。水が氷になると体積が増加しますが、質量は変わらないため、単位体積あたりの質量である密度は、水よりも氷の方が小さくなります。このため、氷は水に対して浮く性質を示します。

✅ 正解

磨くと特有の輝きが出る性質や、叩くと広がり、引っ張ると細く伸びる性質

金属には、磨いたときに現れる「金属光沢」、電気をよく通す「導電性」、熱をよく伝える「熱伝導性」、叩くと薄く広がる「展性」、引っ張ると細く伸びる「延性」という共通の性質があります。磁石に引きつけられる性質は鉄などの一部の金属に限られるため、共通の性質には含まれません。

✅ 正解

2種類

円柱Aの密度は 8.1 ÷ (53.0 – 50.0) = 2.7g/cm³、円柱Bの密度は 13.5 ÷ (55.0 – 50.0) = 2.7g/cm³ となり、AとBは密度が等しいため同一の物質であると判断できる。一方、円柱Cの密度は 17.8 ÷ (52.0 – 50.0) = 8.9g/cm³ となり、AやBとは異なる物質である。したがって、物質の種類は2種類である。

✅ 正解

すべての点が、原点を通る同一の直線上に並ぶ。

同じ種類の物質であれば、密度（質量 ÷ 体積）は常に一定である。質量と体積は比例関係にあるため、グラフに表すと原点を通る一直線上にプロットされる。この直線の傾きが急であるほど、その物質の密度が大きいことを示している。

✅ 正解

密度

単位体積あたりの質量は密度と呼ばれ、物質の種類ごとに固有の値を持つ性質がある。これを利用することで、見た目が似ている金属であっても、鉄、銀、鉛などを科学的に識別することが可能になる。

✅ 正解

木片は炭素を含む有機物であるため、燃焼により二酸化炭素が発生して石灰水が白く濁る。

木片は炭素を含む有機物ですが、スチールウールの主成分である鉄は炭素を含まない無機物です。鉄が燃焼しても酸化鉄ができるだけで二酸化炭素は発生しないため、石灰水は濁りません。したがって、石灰水が白く濁るのは有機物である木片を燃焼させたとき特有の現象となります。

✅ 正解

密度は0.94g/cm³であり、エタノールに沈む

密度は物質の質量を体積で割ることで算出されます。このポリエチレンの場合、23.5g ÷ 25.0cm³ = 0.94g/cm³となります。物質が液体に浮くか沈むかは、物質の密度と液体の密度を比較して判断します。ポリエチレンの密度（0.94g/cm³）は、エタノールの密度（0.79g/cm³）よりも大きいため、エタノールに入れると沈むことになります。

✅ 正解

ガス調節ねじを片手でおさえ、もう一方の手で空気調節ねじを少しずつ緩めて空気を送り込む。

炎が赤黄色でゆらゆらと揺れているのは、ガスに対して供給される空気が不足しており、不完全燃焼を起こしている状態です。この場合、ガスの量は変えずに空気の量だけを増やす必要があります。下側のガス調節ねじが一緒に動かないように固定しながら、上側の空気調節ねじを反時計回りに回して緩め、空気を混ぜることで安定した青色の炎へと調整します。

✅ 正解

まず上側の空気調節ネジを時計回りに回して閉め、次に下側のガス調節ネジを時計回りに回して閉める。

ガスバーナーを消すときは、点火したときと逆の手順で行います。まず、上側の空気調節ネジを時計回りに回して空気の供給を止め、次に下側のガス調節ネジを時計回りに回してガスの供給を止めます。ネジを「閉める」操作は、上から見て時計回りに回すことでネジ山が重なり、隙間がなくなる原理に基づいています。

✅ 正解

有機物

加熱した際に焦げて黒くなる物質は、共通して炭素をふくんでいます。このような物質を有機物と呼び、砂糖やデンプン、プラスチックなどがこれに該当します。一方、食塩や金属のように、加熱しても焦げて黒くならない物質は無機物と呼ばれます。

✅ 正解

質量を密度で割る

密度は「単位体積（1cm³）あたりの質量」を示す値であるため、全体の質量の中にどれだけの体積が含まれているかを求めるには、質量を密度で割る必要がある。これにより、その物質が占める空間の広さである体積を算出できる。

✅ 正解

空気を十分に供給することでガスを完全燃焼させ、すすの出ない高温で安定した炎にするため

ガスバーナーの赤い炎は、空気が不足して不完全燃焼が起こり、燃え残った炭素（すす）が高温で光っている状態です。空気調節ネジを操作して十分な空気を送り込むと、ガスが完全燃焼して青色の炎になります。青色の炎は、すすが発生せず、赤い炎よりも温度が高くて安定しているため、実験の加熱に適しています。

✅ 正解

液面の目盛りを読み取る際は、水平な視線で、水面の最もくぼんだ部分の目盛りを読み取り、投入前後の差を算出する。

物質の同定には密度を利用しますが、そのためには質量と体積の両方を正確に測定する必要があります。メスシリンダーで体積を測る際は、視線を液面と同じ高さに合わせ、中央のくぼんだ部分（メニスカス）を読み取ることが鉄則です。また、物体の体積は「（水＋物体）の体積 －（水のみ）の体積」という計算によって導き出します。

✅ 正解

名称は密度であり、物体の密度が液体の密度よりも小さいときに浮く。

物質の単位体積あたりの質量を密度と呼びます。物体を液体に入れたとき、物体の密度が液体の密度よりも小さければ物体は浮き、大きければ沈みます。質量や体積の大小だけで浮沈が決まるわけではない点に注意が必要です。

✅ 正解

銀と酸素が結びついてできた酸化銀

酸化銀は銀と酸素が結びついてできた「化合物」であり、それ自体で1種類の物質であるため純粋な物質に分類されます。これに対し、海水、石油、食酢は、数種類の物質が混じり合ってできている「混合物」です。

✅ 正解

密度

物質の種類によって決まっている単位体積あたりの質量のことを密度と呼びます。これは物質の体積が変化しても、同じ物質であれば一定の値を示すため、物質を区別する際の手がかりとして利用されます。

✅ 正解

導電性・銀

金属には電気を非常によく通すという性質があり、これを導電性と呼びます。多くの金属の中で、銀は最も導電性が高い（電気抵抗が小さい）物質であることが知られています。

✅ 正解

磁石を近づけたときに、強く引き寄せられる性質。

金属の共通の性質には、金属光沢、電気伝導性、熱伝導性、展性・延性の4つが挙げられます。一方で、磁石に引きつけられる性質（磁性）をもつものは、鉄、コバルト、ニッケルなどの一部の金属に限られます。例えば、アルミニウムや銅は金属ですが磁石にはつかないため、磁石に引きつけられることは金属全体の共通の性質とは言えません。

✅ 正解

二酸化炭素と銅

酸化銅と炭素を混合して加熱すると、炭素が酸化銅から酸素を奪う反応（還元）が起こります。このとき、酸化銅は酸素を失って「銅」になり、酸素と結びついた炭素は「二酸化炭素」となって発生します。石灰水が白く濁る反応は、二酸化炭素特有の性質を利用した検出方法です。

✅ 正解

無機物といい、具体例は塩化ナトリウム（食塩）である

炭素を含まない、あるいは炭素を含んでいても極めて単純な構造を持つ物質は無機物と呼ばれます。砂糖、エタノール、プラスチックは炭素を主な成分とする有機物ですが、塩化ナトリウムは炭素を含まない代表的な無機物です。

✅ 正解

密度は7.9g/立方センチメートルで、鉄であると判断できる

メスシリンダーを用いた水の置き換え法により、金属塊の体積は上昇した水面の差である 55.0 – 50.0 = 5.0立方センチメートルであることがわかります。密度は質量を体積で割って求めるため、 39.5 ÷ 5.0 = 7.9g/立方センチメートルとなります。この値は鉄の密度と一致するため、この金属塊は鉄であると特定できます。

✅ 正解

表面をサンドペーパーなどでみがくと、特有の輝きが現れる。

金属は空気中の酸素などと反応して表面が酸化物で覆われると、輝きを失うことがある。しかし、サンドペーパーなどで表面をみがいて内部を露出させることで、金属特有の輝きである金属光沢を再び観察することができる。たたくと広がる性質はあるが、金属は通常、衝撃で粉々に砕けることはない。

✅ 正解

電気を通しやすく、たたくと薄く広がる性質をもち、表面を磨くと特有の光沢が出る。

金属には共通して、電気をよく通す（電気伝導性）、熱をよく伝える（熱伝導性）、たたくと薄く広がる（展性）や引き伸ばすと細く伸びる（延性）、磨くと特有の輝きが出る（金属光沢）という性質があります。磁石に引きつけられる性質は鉄やニッケルなど一部の金属に限られるため、共通の性質には含まれません。また、金属は通常、たたくと砕けたり水に溶けたりすることはありません。

✅ 正解

薄く広がるように変形する

金属には、たたくと薄く広がる「展性」や、引っ張ると細く伸びる「延性」という性質があります。これらをまとめて展延性と呼びます。非金属の固体は衝撃を与えると砕けることが多いですが、金属は砕けずに変形するのが大きな特徴です。

✅ 正解

メスシリンダーを水平な台の上に置き、液面の最も低い部分を真横から目線の高さで読み取る。

液体の体積を正確に測定するためには、まず容器を水平な場所に置く必要があります。視点による誤差（視差）を防ぐため、液面の最も低い部分と同じ高さに目を合わせ、真横から観察するのが原則です。また、目盛りを読み取る際は、最小目盛りの10分の1まで目分量で読み取る必要があります。

✅ 正解

表面をみがくと光を反射して輝く金属光沢があり、電気や熱を非常によく伝える。

金属には「金属光沢」「導電性」「熱伝導性」「展性・延性」の4つの共通した性質があります。鉄のように磁石につく金属は一部に限られており、すべての金属に当てはまるわけではありません。また、金属はたたくと薄く広がる（展性）ため、非金属の固体のように粉々に砕けることはありません。

✅ 正解

物質の質量は、その物質の単位体積あたりの質量を示す密度に体積をかけることで算出される。

密度の定義は単位体積（1cm³）あたりの質量である。したがって、物質全体の質量を求めるには、その物質の密度に対して全体の体積をかける必要がある。

✅ 正解

たたくと広がる性質を展性といい、細く伸びる性質を延性という。

金属に力を加えたとき、金属原子の結びつきが完全に切れずに形が変わる性質を「展性（てんせい）」および「延性（えんせい）」と呼びます。たたくなどして面に広がる性質が展性であり、針金のように細く引き延ばせる性質が延性です。これらは金属加工において非常に重要な共通性質です。

✅ 正解

マッチに火をつけ、ガスバーナーの口元に近づける。

ガスバーナーの点火において、ガス調節ねじを先にゆるめてしまうと、マッチを近づけるまでの間にガスが空気中に放出され、引火や爆発の危険が生じます。そのため、必ずマッチに火をつけ、吹き出し口のすぐ横に待機させてから、ガス調節ねじをゆっくりとゆるめて点火する必要があります。安全を最優先するための重要な手順です。

✅ 正解

黒く焦げることはなく、二酸化炭素も発生しなかった

無機物は炭素を含まないため、加熱しても有機物のように炭化して黒く焦げたり、燃焼して二酸化炭素を放出したりすることがありません。食塩は代表的な無機物であり、砂糖（有機物）が加熱によって黒く焦げるのと対照的に、黒く焦げる変化は見られません。

✅ 正解

下側のガス調節ねじを押さえ、上側の空気調節ねじをゆるめて空気の量を増やす。

炎がオレンジ色で揺れているのは、供給されているガスに対して空気が不足し、不完全燃焼を起こしている状態です。二重になっているねじのうち、下側がガス調節ねじ、上側が空気調節ねじであるため、ガス調節ねじが回らないように固定した状態で、上側の空気調節ねじをゆるめる方向に回して空気を取り入れることで、青色の安定した炎に調整します。

✅ 正解

氷の密度が、水の密度より小さく、エタノールの密度より大きいため

物体が液体に浮くのは「物体の密度 ＜ 液体の密度」のときであり、沈むのは「物体の密度 ＞ 液体の密度」のときです。氷の密度（約0.92g/cm³）は、水の密度（1.00g/cm³）より小さいため水には浮き、エタノールの密度（約0.79g/cm³）よりは大きいためエタノールには沈みます。

✅ 正解

メスシリンダーを水平な台の上に置き、液面の最も低い部分を真横から読み取る。

メスシリンダーで体積を測定する際は、まず正確な状態を保つために水平な台の上に置く必要があります。液体（水など）の表面は中央がわずかにへこむ性質があるため、目盛りは液面の最も低い部分に視線を合わせて読み取ります。このとき、斜めから見ると視差による誤差が生じるため、必ず真横から水平に視線を合わせることが重要です。

✅ 正解

液面の最も低い部分と同じ高さで水平になる位置

メスシリンダーで体積を測定する際、視線が液面に対して斜めになっていると、屈折や視差の影響で正しい値を読み取ることができません。そのため、目の高さを液面の水平な位置に合わせ、液面がへこんでいる場合はその最も低い部分を読み取るのが原則です。

✅ 正解

電気をよく通し、熱を伝えやすい。

金属には「電気をよく通す（導電性）」「熱を伝えやすい（熱伝導性）」「みがくと特有の輝きが出る（金属光沢）」「たたくと広がり（展性）、ひっぱるとのびる（延性）」という共通の性質があります。磁石に引きつけられるのは鉄などの一部の金属だけであり、すべての金属に共通する性質ではありません。

✅ 正解

空気の泡の体積が加算されて体積の測定値が真の値より大きくなるため、算出される密度は7.9g/立方センチメートルより小さくなる

メスシリンダーの液面の上昇分（10.0立方センチメートル）は、沈めた物体と付着した気泡の合計体積を示します。気泡が付着していると体積の測定値が本来よりも過大になるため、この値を用いて「79.0g ÷ 10.0立方センチメートル ＝ 7.9g/立方センチメートル」と計算した密度は、分母が大きくなった分、真の密度よりも小さい値として算出されます。

✅ 正解

空気と十分に反応させて完全燃焼させることで、炎の温度を上げ、すすの発生を防ぐため。

赤い炎は空気が不足して不完全燃焼を起こしているサインであり、温度が低いうえに、炭素の微粒子である「すす」が発生して器具を汚してしまう。空気調節ねじを操作して十分な空気を送り込み、青い炎（完全燃焼の状態）にすることで、より高温で効率的な加熱が可能になる。

✅ 正解

炭素

石灰水を白く濁らせる性質を持つ気体は二酸化炭素です。物質が燃焼した際に二酸化炭素が発生したということは、その物質の成分として炭素が含まれていたことを意味します。砂糖のように、燃えて二酸化炭素を発生させる物質は有機物に分類されます。

✅ 正解

目盛りと目盛りの間を推測して読み取ることで、測定の精度を高めるため。

理科の測定において、最小目盛りの間を目分量で最小目盛りの10分の1まで読み取るのは、可能な限り正確な値を推測して測定の精度を向上させるためです。これにより、単に最小目盛りの単位で切り捨てや切り上げを行うよりも、真の値に近いデータを得ることができます。

✅ 正解

メスシリンダー

液体や固体の体積を測定する際には、専用の目盛りが付いた円筒形の容器であるメスシリンダーを使用する。ビーカーは液体の混合や一時的な保管、電子てんびんは質量の測定、試験管は少量の薬品の反応を観察するために用いられる道具である。

✅ 正解

4.5cm³

固体の体積は、固体を入れた後の全体の目盛りから最初に入れた水の目盛りを引くことで求められます。この実験では、固体を入れた後の34.5cm³から、最初に入っていた水の30.0cm³を引いた差である4.5cm³がプラスチックの破片の体積となります。

✅ 正解

物質Pは凝固によって体積が増加する性質を持つ「水」であり、物質Qは体積が減少する一般的な物質である。

多くの物質は凝固すると体積が減少しますが、水は例外的に、凝固して氷になると体積が増加するという非常に珍しい性質を持っています。試験管で凍らせたときに、もともとの液面よりも盛り上がった物質Pは水の特徴に合致し、液面が下がって中央がくぼんだ物質Qは、水以外の多くの物質（エタノールやろうなど）に見られる一般的な特徴に合致しています。

✅ 正解

密度

物質の特性を示す値の一つであり、質量を体積で割ることによって算出される。単位は一般にグラム毎立方センチメートル（g/cm³）が用いられ、これを確認することでその物質が何であるかを推定する手がかりとなる。

✅ 正解

25.5 mL

理科の測定においてメスシリンダーの目盛りを読み取る際は、最小目盛りの10分の1までを目測して記録するルールがあります。最小目盛りが1mLの場合、その10分の1である0.1mLの位まで数値を書く必要があるため、25と26のちょうど中間であれば25.5mLと記録します。

✅ 正解

混合物全体の質量を測定し、その値を混合物全体の体積で割って算出する。

密度は単位体積あたりの質量を表す数値であり、「密度 ＝ 質量 ÷ 体積」の式で求められます。混合物の場合でもこの原理は変わらず、混合物全体の質量を全体の体積で割ることで算出できます。各成分の密度を単純に足して割るだけでは、混合する各物質の割合（体積）が考慮されないため、正しい密度を求めることはできません。

✅ 正解

元栓とコックを開いた後、マッチに火をつけて点火口の脇に近づけ、それからガス調節ねじを少しずつゆるめる。

ガスバーナーの点火において、先にガスを出してしまうと引火の危険やガスが室内に漏れる原因となるため、必ずマッチの火を点火口の脇に用意してからガス調節ねじを操作します。元栓、コック、マッチの火、ガス調節ねじの順で操作するのが正しい手順です。

✅ 正解

うすく広がる性質を「展性」、細くのびる性質を「延性」という。

金属に力を加えたとき、バラバラに砕けずに形が変わる性質があります。このうち、金箔のようにうすく広がる性質を「展性（てんせい）」、針金のように細く引きのばせる性質を「延性（えんせい）」と呼びます。これらは金属原子が規則正しく並び、位置がずれても結びつきが維持されるという金属特有の構造に由来します。

✅ 正解

物質の質量が一定であるとき、その体積が小さいほど密度は大きくなる。

密度は「物質1cm³あたりの質量」と定義されています。公式「密度 = 質量 ÷ 体積」からわかるように、分子である質量が同じであれば、分母である体積が小さいほど、計算結果である密度は大きな値になります。逆に、体積が同じであれば、質量が大きいほど密度は大きくなります。密度は物質の種類ごとに決まった値を持つため、同じ物質であれば体積や質量が変化しても密度は一定に保たれます。

✅ 正解

密度

物質にはそれぞれ固有の1立方センチメートルあたりの質量が決まっており、これを密度と呼びます。密度を用いることで、その物質が何であるかを特定する手がかりになります。

✅ 正解

物質の中に炭素をふくむ有機物である。

石灰水を白く濁らせる気体は二酸化炭素であり、物質を加熱して二酸化炭素が発生したり炭が残ったりするのは、その物質に炭素が含まれていることを示しています。このように、炭素をふくむ物質は有機物に分類されます。対照的に、燃えなかった物質BとDは無機物であると考えられます。

✅ 正解

水の密度よりも小さく、混合液Xの密度よりも大きい

物体が液体に浮くのは「物体の密度 ＜ 液体の密度」のときであり、沈むのは「物体の密度 ＞ 液体の密度」のときです。水の中でBが浮いたことから、Bの密度は水の密度より小さいことがわかります。一方で、水よりも密度の小さい混合液Xの中でBが沈んだことから、Bの密度は混合液Xの密度よりも大きいことがわかります。このように、密度の異なる液体を用いることで、プラスチックをその密度の違いによって分離することが可能です。

✅ 正解

鉄の塊の方が、アルミニウムの塊よりも52g重い。

質量は「密度 × 体積」の式で求めることができます。体積が10cm³の場合、鉄の質量は 7.9g/cm³ × 10cm³ ＝ 79g となり、アルミニウムの質量は 2.7g/cm³ × 10cm³ ＝ 27g となります。これらの差を求めると 79g － 27g ＝ 52g となり、密度の大きい鉄の方が重いことがわかります。

✅ 正解

硫化鉄を加えたときは腐卵臭のある気体が発生したが、酸化鉄を加えたときは気体が発生しなかった。

硫化鉄と塩酸が反応すると、硫化水素という気体が発生します。一方で、鉄が酸素と結びついた酸化鉄に塩酸を加えても、物質は溶けますが気体は発生しません。この反応の違いを利用することで、もとの物質が硫化鉄なのか酸化鉄なのかを判別することが可能です。

✅ 正解

どちらの金属も、質量を体積で割って算出した密度の値が2.7グラム毎立方センチメートルで一致するから。

密度は「質量 ÷ 体積」で求めることができます。金属Bは13.5 ÷ 5.0 = 2.7g/cm³、金属Dは27.0 ÷ 10.0 = 2.7g/cm³となり、計算結果が一致します。物質の種類が同じであれば密度は一定の値を示すため、これらは同じ物質であると判断できます。

✅ 正解

展性

金属には共通の性質がいくつか存在します。たたくと薄く広がる性質を「展性」、引っ張ると細く長く伸びる性質を「延性」といいます。これに対し、たたくと砕けてしまう性質は「脆性（ぜいせい）」と呼ばれ、多くの非金属に見られる特徴です。

✅ 正解

有機物

炭素をふくみ、燃やすと二酸化炭素を発生させる物質を、共通して有機物と呼びます。加熱したときに黒く焦げて炭になる性質も、有機物の大きな特徴の一つです。

✅ 正解

銅

物体の体積は、物体を沈めた後の水面の値から、もとの水の体積を引くことで求められます。この場合、36.0cm³ – 30.0cm³ = 6.0cm³となります。密度は質量を体積で割ることで算出できるため、53.7g ÷ 6.0cm³ ＝ 8.95g/cm³となります。この値は銅の密度である8.96g/cm³に極めて近いため、この物質は銅であると判断できます。

✅ 正解

79グラム

物質の質量は、その物質の密度に体積を乗じることで算出できる。この問題では、液体の密度が0.79g/cm³、体積が100cm³であるため、0.79 × 100 = 79gとなる。沸点や融点の数値は状態変化が起こる温度を示すものであり、質量の算出には直接関係しない点に注意が必要である。

✅ 正解

鉄は磁石に引きつけられる性質を持つが、アルミニウムは磁石に引きつけられない。

金属の分類において、電気伝導性や金属光沢はすべての金属に共通する性質（金属の共通性）ですが、磁石に対する反応は金属の種類によって異なります。鉄は強い磁性を持つため磁石に引きつけられますが、アルミニウムには磁性がありません。この性質の違いを利用することで、見た目が似ている金属同士を非破壊で効率的に識別することが可能となります。

✅ 正解

測定された物質の質量をその体積で割り、1立方センチメートルあたりの質量を求める。

密度とは、単位体積（1cm³）あたりの物質の質量のことです。物質の種類によって決まった値をとるため、質量を体積で割るという計算過程を経て数値を算出することで、その物質が何であるかを特定する手がかりになります。単位にはグラム毎立方センチメートルが用いられます。

✅ 正解

密度

物質の種類によって決まっている単位体積（1cm³）あたりの質量のことを密度という。単位にはグラム毎立方センチメートル（g/cm³）が用いられ、物質を特定する際の手がかりとして利用される。溶液の濃さを表す「濃度」や、溶けきれる限度を表す「溶解度」とは区別が必要である。

✅ 正解

斜めから見ると、視線が目盛りを通過する位置がずれ、本来の液面の位置とは異なる数値を指してしまうため。

液面に対して目線が水平でない場合、視線が斜めに液体や容器を通過することになります。これにより、実際に液面がある位置よりも、目盛り板の目盛りを高く、あるいは低く読み取ってしまう「視差（パララックス）」という現象が起こります。正確な測定値を得るためには、液面の最下部と自分の瞳を結ぶ線を水平にし、誤差を最小限に抑える必要があります。

✅ 正解

アルミニウム

密度は「質量 ÷ 体積」という計算式で求められます。この金属の質量56.7gを体積21.0立方センチメートルで割ると、56.7 ÷ 21.0 ＝ 2.7g/立方センチメートルとなります。与えられた密度データの中でこの数値と一致するのはアルミニウムです。

✅ 正解

メスシリンダー

液体の体積を測定するための専用の器具であり、円筒形にすることで液面の変化を読み取りやすくしています。ビーカーやフラスコにも目盛りがついているものがありますが、それらは大まかな目安を示すためのものであり、正確な測定にはこの器具が使用されます。

✅ 正解

水に入れると重曹は溶けるが石灰石は溶けない。うすい塩酸を加えると、どちらからも二酸化炭素が発生する。

重曹（炭酸水素ナトリウム）と石灰石（炭酸カルシウム）は、どちらも「炭酸」の名称を含む化合物であり、酸（うすい塩酸）に触れると二酸化炭素を発生させるという共通の化学的性質を持ちます。しかし、水に対する溶解性は大きく異なり、重曹は水に溶けて弱いアルカリ性を示しますが、石灰石は水にほとんど溶けないという性質を利用して区別することができます。

✅ 正解

砂糖とロウ

砂糖とロウは炭素をふくむ有機物であるため、燃焼すると二酸化炭素が発生します。一方、食塩や金属であるスチールウールは炭素をふくまない無機物であるため、加熱しても二酸化炭素は発生しません。

✅ 正解

元栓を開き、マッチに点火して芯の横に近づけた後、ガス調節ねじを少しずつゆるめて点火し、最後に空気調節ねじで炎の色を青色に調整する。

ガスバーナーの点火は、安全のためにまず調節ねじが閉まっていることを確認することから始めます。次に元栓を開き、先にマッチに火をつけてからガス調節ねじをゆるめることで、ガスが溜まって引火するのを防ぎます。点火直後の炎はガスのみが燃えているため赤黄色で不安定ですが、その後に空気調節ねじを操作して適切な量の空気を混ぜることで、完全燃焼に近い青色の安定した炎になります。

✅ 正解

下側のガス調節ねじを指で押さえて固定し、上側の空気調節ねじを回して空気を入れる。

炎が赤黄色になっているのは、ガスに対して供給される空気が不足しているためです。この場合、ガス調節ねじが動かないように固定した状態で、上側の空気調節ねじだけを回して空気を取り入れる隙間を作ります。十分な空気が混ざることで、炎は青色の安定した状態になります。

✅ 正解

質量は変化しないが、固体になると体積が減るため、密度は液体よりも大きくなる

状態変化において、物質をつくる粒子の種類や数は変わらないため、質量は常に一定に保たれます。ろうなどの多くの物質では、液体よりも固体の方が粒子が規則正しく密に並び、体積が小さくなる性質があります。質量が一定のまま体積が小さくなると、単位体積あたりの質量である密度は大きくなります。この性質により、同じ物質であっても状態によって浮き沈みが生じます。

✅ 正解

マッチに点火して口の付近に近づけた後、下のガス調節ねじを緩めて点火し、最後に上の空気調節ねじを緩めて炎を調節する。

ガスバーナーの点火では、ガスが溜まって引火するのを防ぐために、必ずガスを出す前にマッチの火を口に近づけておく必要があります。点火に関わるのは下側のガス調節ねじであり、火がついた後に上側の空気調節ねじを操作して、青色の安定した炎に調節するのが正しい順序です。

✅ 正解

目盛りを読み取る際は、最小目盛りの10分の1までを目分量で読み取る。

メスシリンダーの目盛りを読み取る際は、目盛り同士の間隔を頭の中で10等分し、その10分の1の位までを目分量で推定して読み取ることがルールです。このとき、メスシリンダーを水平な台に置き、視線を液面の最も低い部分に水平に合わせることで、測定の精度を高めることができます。

✅ 正解

プラスチックBとプラスチックD

物質が液体に浮くか沈むかは、物質の密度と液体の密度を比較することで判断できます。物質の密度が液体の密度よりも小さい場合、その物質は液体に浮きます。水の密度は1.00g/cm³であるため、これよりも数値が小さい0.92g/cm³のプラスチックBと、0.90g/cm³のプラスチックDが水に浮くことになります。

✅ 正解

一定の体積（1cm³）あたりの物質の質量

密度とは、単位体積あたりの質量を指す指標です。理科の学習においては通常1cm³あたりの質量（g）で表され、物質の種類によって決まった値を持つため、物質を区別する際の手がかりとして利用されます。