【一問一答クイズ】中学2年化学問題500問以上(理科)

Question 1

金属を空気中で加熱し、酸化物へと変化させる実験において、加熱後の全体の質量が加熱前よりも大きくなる理由を、化学変化の仕組みから説明したものとして最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

金属が周囲の酸素と結びついて新しい物質ができる際、取り込まれた酸素の質量の分だけ全体の質量が増えるため。。金属の酸化反応は、金属原子と酸素分子が結合して酸化物という別の物質に変化する現象です。質量保存の法則により、反応に関わった「金属の質量」と「結びついた酸素の質量」の合計が、生成された「酸化物の質量」と等しくなります。したがって、固体の質量に注目すると、空気中から取り込まれた酸素の質量の分だけ、反応前よりも重くなります。

Question 2

化学変化が起こるときに、周囲に熱を放出する反応のことを何といいますか。この反応が起こると、反応液や周囲の温度は上昇します。

Accepted Answer

発熱反応。化学変化にともなってエネルギーが外部へ放出される際、そのエネルギーの多くは熱として現れます。このように周囲へ熱を放出する反応を発熱反応と呼び、このとき放出された熱によって反応場所やその周囲の温度が上昇します。

Question 3

食塩水、石灰水、塩酸の3種類の水溶液が入った試験管がある。それぞれの水溶液を蒸発皿に少量取り、水分がなくなるまで加熱したとき、蒸発皿に何も残らなかった水溶液の溶質として最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

塩化水素。水溶液を加熱して水分を蒸発させたとき、溶質が固体であれば蒸発皿に結晶などの固形物が残ります。食塩水の溶質である塩化ナトリウムや、石灰水の溶質である水酸化カルシウムは固体であるため、白い粉末が残ります。一方、塩酸の溶質である塩化水素は気体であるため、水分とともに空気中へ逃げていき、蒸発皿には何も残りません。

Question 4

銅とマグネシウムの混合物1.80gをステンレス皿に広げ、空気中で十分に加熱したところ、すべてが酸化物（酸化銅と酸化マグネシウム）になり、全体の質量が2.50gとなった。銅と酸素が4：1、マグネシウムと酸素が3：2の質量比で結びつくものとするとき、加熱前の混合物に含まれていた銅の質量は何gか。

Accepted Answer

1.20g。質量保存の法則により、加熱後に増加した質量（2.50g - 1.80g = 0.70g）は、金属と化合した酸素の総量である。反応前の銅の質量をx[g]、マグネシウムの質量をy[g]とすると、x + y = 1.80という式が成り立つ。また、定比例の法則により、銅と反応した酸素はxの1/4倍、マグネシウムと反応した酸素はyの2/3倍となるため、0.25x + 0.66...y = 0.70という式が導かれる。これらを連立方程式として解くと、x = 1.20、y = 0.60が得られるため、混合物中の銅の質量は1.20gとなる。

Question 5

試験管に入れた物質をガスバーナーで加熱し、発生した気体をガラス管から水槽へ導き、水上置換法で複数の試験管に集める実験を行います。このとき、最初に集めた試験管の気体は使わずに捨てることが一般的ですが、その理由として最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

装置の中に最初から存在していた空気が、発生した気体に押し出されて混ざっているため。。加熱実験の装置を組み立てた段階で、試験管やガラス管の内部にはあらかじめ空気が満たされています。加熱を開始すると、物質の分解などによって発生した気体が装置内を移動しますが、その際に最初からあった空気を外へ押し出す形になります。したがって、水上置換法で最初に収集される気体は、目的の気体よりも装置内の空気の割合が非常に高く、純粋な気体が得られないため、通常はこれを使用せず、しばらくしてから別の試験管で気体の収集を行います。

Question 6

酸化銀の熱分解を化学反応式で表す際、各物質の係数の組み合わせとして正しいものはどれですか。ただし、化学反応式を「( a ) Ag₂O → ( b ) Ag + ( c ) O₂」とし、( c )に数字が入らない場合は1とみなします。

Accepted Answer

a = 2, b = 4, c = 1。化学反応式の前後で、原子の種類と数を一致させる必要があります。酸化銀の化学式はAg₂Oであり、酸素分子O₂が1分子生成されるためには、酸素原子が2個必要です。そのため、左辺のAg₂Oの係数(a)は2となります。このとき、銀原子の総数は 2×2=4個となるため、右辺の銀の係数(b)は4となります。

Question 7

物質が水であることを確かめるために用いられる試験紙の名称と、水の化学式の組み合わせとして正しいものを次の中から選びなさい。

Accepted Answer

塩化コバルト紙、H2O。塩化コバルト紙は、水に反応して青色から赤色へと変化する性質を持っています。これを利用して液体の正体が水であるかを確認します。また、水の分子は2個の水素原子と1個の酸素原子が結びついてできているため、化学式はH2Oと表記されます。

Question 8

銅の粉末を空気中で十分に加熱して、すべてを酸化銅へと変化させる実験を行います。このとき、反応した「銅の質量」と、銅と結びついた「酸素の質量」の比（銅：酸素）として、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

4：1。銅を加熱すると空気中の酸素と化学変化を起こし、酸化銅が生成されます。このとき、反応に関与する銅の質量と結びつく酸素の質量の比は常に一定であり、銅4に対して酸素1の割合で反応が進みます。これは定比例の法則の一例です。

Question 9

鉄粉と硫黄の粉末を乳鉢でよく混ぜ合わせた「混合物」と、その混合物を加熱して完全に反応させた「化合物」の性質の違いについて、磁石を用いた実験の結果を正しく説明したものはどれか。

Accepted Answer

混合物は鉄の性質を保っているため磁石に引きつけられるが、化合物はもとの物質とは異なる性質を持つため磁石に引きつけられない。単に混ぜ合わせただけの混合物は、鉄と硫黄それぞれの物質がもつ性質をそのまま保持しているため、鉄の性質である磁性によって磁石に引きつけられます。しかし、加熱によって生じた硫化鉄は、鉄とは全く異なる性質を持つ「化合物」であるため、磁石には引きつけられません。

Question 10

塩化ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの混合物の質量を測定した後、反応によって気体を発生させ、反応後に残った物質の質量を測定しました。この実験の結果から「混合物に含まれる炭酸水素ナトリウムの成分の割合」を求めるために、まず算出する必要がある数値とその方法について説明したものとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

反応前の混合物の質量から、反応後に残った物質の質量を引いて、発生した気体の質量を求める。質量保存の法則により、反応に関わった物質の総質量と、反応によって生じた物質の総質量は等しくなります。この実験では、発生した気体が空気中に逃げていくため、反応後の質量は減少します。この減少した質量が「発生した気体の質量」に相当します。混合物中の炭酸水素ナトリウムの割合を特定するためには、まずこの気体の質量を求め、あらかじめ分かっている「純粋な物質から発生する気体量」と比較する必要があります。これが混合物の分析における質量計算の基本手順です。

Question 11

酸化銅の粉末と炭素の粉末を混ぜ合わせて加熱し、酸化銅を還元させる実験を行いました。このとき、加熱前の混合物全体の質量と、加熱後に試験管に残った固体の質量を比較すると、加熱後の方が軽くなっていました。この「減少した質量の差」は、何が原因で生じたものと考えられますか。最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

反応によって発生した二酸化炭素が、試験管の外へ放出されたため。化学変化の前後では、反応に関わった物質全体の質量は変化しないという質量保存の法則が成り立ちます。しかし、この実験のように反応によって気体が発生し、それが密閉されていない容器から外へ逃げていく場合、逃げた気体の分だけ全体の質量が減少します。酸化銅と炭素の反応では二酸化炭素が発生するため、質量の差は発生した二酸化炭素の質量を表します。

Question 12

マグネシウムと酸素が反応して酸化マグネシウムが生成されるとき、反応するマグネシウムと酸素の質量比は3：2であることが知られている。1.5gのマグネシウムを完全に燃焼させたとき、発生する酸化マグネシウムの質量は何gになるか求めなさい。

Accepted Answer

2.5g。定比例の法則により、マグネシウムと酸素の質量比が3：2であれば、生成される酸化マグネシウムの比はそれらを足し合わせた「5」に相当します。つまり、マグネシウムと酸化マグネシウムの質量比は3：5となります。マグネシウム1.5gから得られる酸化マグネシウムの質量をxとすると、3：5＝1.5：x という比例式が成立し、これを解くと2.5gとなります。

Question 13

物質の化学変化を、黒い四角や白抜きの丸などの図形を用いた「モデル」で表現する場合、守らなければならないルールとして正しいものはどれですか。

Accepted Answer

反応前の物質を構成する各図形の種類と総数が、反応後の物質を構成する各図形の種類と総数と必ず一致するように描く。。化学反応における「原子の保存」をモデルで表す際は、反応の前後で原子（図形）の種類と数が変わらないように描かなければなりません。例えば、反応前に「黒い四角」が2個、「白抜きの丸」が4個ある場合、それらがどのように組み合わさって新しい物質になっても、反応後の製品の中に含まれる「黒い四角」は2個、「白抜きの丸」は4個のままである必要があります。これにより、質量保存の法則が成り立つ理由を視覚的に説明することができます。

Question 14

一定量の溶媒に物質が最大限まで溶けている状態の水溶液を何というか。また、一般的に固体の物質が水に溶けることができる最大量は何によって変化するか、正しい組み合わせを選びなさい。

Accepted Answer

名称：飽和水溶液、変化させる要因：温度。ある温度において、一定量の水に物質が限度まで溶けている状態を飽和と呼び、その時の水溶液を飽和水溶液と言います。物質が溶けることができる最大量（溶解度）は、物質の種類や温度によって決まっているため、温度が変化すると溶解度も変化します。一般に、多くの固体物質は温度が高くなるほど溶解度が大きくなります。

Question 15

水素と酸素が結びついて水ができるような「化合」が起こったとき、生成された物質の性質について述べたものとして、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

もとの物質である水素や酸素の性質とは全く異なる、新しい性質をもつ。化学変化（化学反応）の一種である化合では、原子の組み合わせが変わることで、もとの物質とは全く別の性質をもつ物質が生成されます。例えば、気体で燃えやすい水素と、燃焼を助ける酸素が化合してできる水は、常温で液体であり、自ら燃えたり燃焼を助けたりする性質は持っていません。

Question 16

気体を集める方法には「水上置換法」「上方置換法」「下方置換法」の3種類があるが、水上置換法を優先的に選択する基準となる気体の性質として、最も重要な条件はどれか。

Accepted Answer

水に溶けにくい性質であること。気体の採集方法を選択する際、最も優先される判断基準は「水に対する溶解性」である。水に溶けにくい気体であれば、空気との密度の比較に関わらず、最も純度高く集められる水上置換法が利用される。水に溶けやすい気体の場合に限り、空気との密度比較によって上方置換法か下方置換法かが選択される。

Question 17

銅粉とマグネシウム粉末の混合物3.00gを、空気中で十分に加熱して完全に酸化させたところ、反応後の全体の質量は4.10gになりました。銅と酸素が4：1、マグネシウムと酸素が3：2の質量比で反応するものとしたとき、もとの混合物に含まれていた銅の質量は何gですか。

Accepted Answer

2.16g。混合物の質量の変化に注目します。反応後の全質量から反応前の混合物の質量を引いた「4.10g - 3.00g = 1.10g」が、反応によって結びついた酸素の増加量です。もとの銅の質量を x [g]、マグネシウムの質量を y [g] とすると、まず「x + y = 3.00」という式が成り立ちます。次に、各金属の反応比（銅：酸素＝4：1、マグネシウム：酸素＝3：2）から、結びついた酸素の合計について「1/4x + 2/3y = 1.10」という式が立てられます。これらを連立方程式として解くと、x = 2.16、y = 0.84 と導き出されるため、銅の質量は2.16gとなります。

Question 18

鉄粉と硫黄の粉末をよく混ぜ合わせて試験管に入れ、加熱して反応させたときに生じる黒色の物質の名称と、このように2種類以上の物質が結びついて別の新しい物質ができる化学変化の名称の組み合わせとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

生成された物質は硫化鉄であり、この化学変化を化合という。。鉄と硫黄が結びつくと、元の物質とは性質の異なる「硫化鉄」という物質に変化します。このように、複数の物質が結びついて新しい1つの物質ができる化学変化を「化合」と呼びます。

Question 19

炭酸水素ナトリウムを蒸発皿に入れ、質量が一定になるまで十分に加熱する実験を行いました。このとき、反応前の炭酸水素ナトリウムの質量と、反応後に残った炭酸ナトリウムの質量の関係について正しく述べたものはどれですか。

Accepted Answer

反応前の質量と反応後の質量は比例関係にある。化学反応において、反応する物質の質量と生成する物質の質量の比は常に一定であるという定比例の法則が成り立ちます。炭酸水素ナトリウムの熱分解では、加熱前の質量が2倍、3倍になると、生成される炭酸ナトリウムの質量も2倍、3倍となるため、両者の間には原点を通る直線のグラフで表される比例関係が成立します。

Question 20

うすい塩酸50cm³に炭酸水素ナトリウムを加えていく実験において、炭酸水素ナトリウムを1g、2g、3gと増やしていくと、発生する気体の質量もそれに比例して増加しました。しかし、炭酸水素ナトリウムを4g、5gとさらに増やしても、発生する気体の質量は3gのときと同じ値で一定となりました。この実験結果から言えることとして、最も適切な説明はどれですか。

Accepted Answer

炭酸水素ナトリウムが3gを超えると、塩酸がすべて反応しきって足りなくなるため、気体の発生量が一定になる。化学反応において、反応する物質どうしの質量の割合は常に一定です。この実験では、50cm³の塩酸と過不足なく反応する炭酸水素ナトリウムの質量には限界（3g）があり、それを超えて炭酸水素ナトリウムを加えても、反応相手となる塩酸が残っていないため、それ以上気体が発生することはありません。

Question 21

1.2gの酸化銅に炭素粉末を混ぜて加熱したところ、0.09gの炭素を加えたときに酸化銅と炭素が過不足なく反応し、試験管には0.96gの銅だけが残った。酸化銅を構成する「銅の質量」と「酸素の質量」の比は、定比例の法則により常に一定であるが、その質量の比（銅：酸素）として最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

4：1。1.2gの酸化銅がすべて反応して0.96gの銅が残ったことから、酸化銅に含まれていた酸素の質量は 1.2 - 0.96 = 0.24g であることがわかる。したがって、酸化銅を構成する銅と酸素の質量の割合は 0.96：0.24 となり、これを最も簡単な整数比に直すと 4：1 になる。

Question 22

三脚と三角架の上に置いたステンレス皿にマグネシウムの粉末を入れ、ガスバーナーで加熱して酸化させる実験を行う際、マグネシウムと酸素を十分に反応させるための操作として、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

粉末を皿の底全体に薄く広げて、酸素に触れる表面積を大きくする。マグネシウムの酸化は粉末の表面が酸素と接触することで進むため、ステンレス皿の底全体に薄く広げることで、空気中の酸素と触れ合う面積を最大化し、反応を均一かつ十分に進行させることができる。一箇所に固めると、内部まで酸素が行き渡らずに未反応のマグネシウムが残りやすくなる。

Question 23

黒色の酸化銀の粉末を試験管に入れ、ガスバーナーで加熱したところ、酸素が発生して試験管内には銀が残りました。この熱分解の様子を化学反応式で表したものとして正しいものはどれですか。

Accepted Answer

2Ag₂O → 4Ag + O₂。酸化銀の化学式はAg₂Oであり、これを加熱すると銀(Ag)と酸素(O₂)に分解されます。化学反応式では矢印の左右で原子の種類と数を一致させる必要があるため、酸化銀分子2個から、銀原子4個と酸素分子1個が生じることを示す「2Ag₂O → 4Ag + O₂」が正解となります。酸素を「O」としたり、酸化銀を「AgO」としたりする誤りに注意が必要です。

Question 24

酸化銀を十分に加熱したあと、試験管の中に残った白い物質と、発生して水上置換法で集めた気体の性質を確認する方法の組み合わせとして、適切なものはどれですか。

Accepted Answer

残った物質をたたくと薄く広がり、気体に火のついた線香を入れると線香が激しく燃える。酸化銀の熱分解によって生じる銀は金属であるため、たたくと広がる（展性）、みがくと光る（金属光沢）、電流を通すといった性質を持ちます。また、同時に発生する酸素には、他の物質が燃えるのを助ける働き（助燃性）があるため、火のついた線香を入れると炎を上げて激しく燃えます。

Question 25

酸化銅4.00gと炭素粉末0.30gを混ぜ合わせて加熱したとき、酸化銅と炭素が過不足なく反応し、試験管内に残った固体の質量が最小となった。同じ実験において、酸化銅の質量を5.00gに増やし、炭素粉末の質量は0.30gのまま変えずに加熱した場合、反応後に試験管内に残った固体の質量は、酸化銅4.00gのときの結果と比べてどのような変化が見られるか。

Accepted Answer

酸化銅を還元するために必要な炭素が不足し、反応しなかった酸化銅が残るため、残った固体の質量は増加する。。定比例の法則により、特定の質量の酸化銅を完全に還元するために必要な炭素の質量比は常に一定です。酸化銅4.00gに対して炭素0.30gが過不足なく反応するという比率があるため、酸化銅を5.00gに増やした場合は炭素が不足することになります。このため、一部の酸化銅が反応せずにそのまま試験管内に残ることとなり、結果として反応後の固体の総質量は、過不足なく反応したとき（酸化銅4.00gのとき）よりも大きくなります。

Question 26

試験管に入れた黒色の酸化銅に水素を十分に触れさせながら加熱したとき、試験管内に残る物質の色と、反応によって新たに生じる液体の名称の組み合わせとして正しいものを選びなさい。

Accepted Answer

残る物質の色：赤褐色、 生じる液体：水。黒色の酸化銅は水素によって還元されると、金属の銅へと変化します。純粋な銅は赤褐色の光沢を持つため、色の変化は「黒色から赤褐色」となります。また、水素が酸化されることで生成される物質は水（H2O）です。

Question 27

炭酸水素ナトリウムの熱分解の実験において、粉末を入れた試験管の口を、底よりもわずかに下げて固定する理由として適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

発生した液体が加熱部分に流れて、試験管が割れるのを防ぐため。。炭酸水素ナトリウムを加熱すると、反応によって水が生成され、試験管の口付近にたまります。もし試験管の口を上げていると、この水が熱せられた試験管の底の方へ流れ落ち、急激な温度変化によってガラスが割れる危険があります。これを防ぐために、あらかじめ試験管の口をわずかに下げて設置します。

Question 28

塩酸と金属の反応時間を調べる実験において、塩酸の「濃度」が反応速度に与える影響のみを正しく調べるためには、どの条件を比較すべきですか。なお、準備された条件は、①「温度20℃、濃度1.0%」、②「温度40℃、濃度1.0%」、③「温度40℃、濃度2.0%」の3種類であるとします。

Accepted Answer

②「温度40℃、濃度1.0%」と③「温度40℃、濃度2.0%」を比較する。「濃度」の影響を調べるためには、濃度以外の変数である「温度」や「液量」などの条件をすべて一致させる必要があります。②と③はどちらも温度が40℃で統一されており、濃度だけが異なっているため、濃度の違いによる反応時間の変化を正確に観察できる条件制御がなされています。

Question 29

水素原子を黒い球、酸素原子を白い球として、水素と酸素が反応して水ができる化学変化をモデルで考えます。反応前に「黒い球2個が結合した水素分子」が2つと、「白い球2個が結合した酸素分子」が1つあるとき、これらが過不足なく反応して水分子ができると、反応後にはどのようなモデルがいくつ生成されますか。

Accepted Answer

白い球1個に黒い球2個が結合した水分子が2つ生成される。化学反応の前後では、原子の種類と数は変化しません。反応前に水素原子（黒い球）が計4個、酸素原子（白い球）が計2個あるため、反応後もこれと同じ数の原子が含まれている必要があります。水分子は水素原子2個と酸素原子1個が結合して構成されるため、酸素原子2個を使い切るためには水分子が2つ生成され、そこに含まれる水素原子は合計で4個となるため、原子の数が完全に一致します。

Question 30

水上置換法を用いて、加熱によって発生した気体を複数の試験管に集める実験を行いました。1本目の試験管に集まった気体と、しばらくして2本目以降に集まった気体を比較したとき、1本目の試験管の気体が成分の調査に適さないのはなぜですか。その原理を説明したものを選びなさい。

Accepted Answer

装置内部に存在していた空気が、発生した気体に押し出される形で混ざっているから。実験装置を組み立てた段階では、試験管や接続したゴム管の内部には空気が存在しています。物質を加熱して気体が発生し始めると、その気体の圧力によって内部にあった空気が先に水槽へと送り出されます。したがって、捕集を開始した直後の試験管には、目的の気体以外の空気が含まれていることになり、純粋な性質の確認を妨げる原因となります。

Question 31

鉄粉と硫黄の粉末を混ぜ合わせ、試験管に入れて加熱すると、激しく熱と光を出して反応し、黒色の物質が生成される。この化学変化の名称と、生成された物質の名称の組み合わせとして正しいものはどれか。

Accepted Answer

化合によって生成された硫化鉄。鉄と硫黄が結びついて、もとの物質とは全く異なる別の新しい物質ができる反応は「化合」と呼ばれる。この実験で生成された黒色の物質は「硫化鉄」であり、鉄や硫黄とは異なる性質を持つ化合物である。

Question 32

酸素を満たした丸底フラスコの中に炭素を入れ、ゴム栓をして加熱し、炭素を完全に燃焼させました。その後、フラスコの中に石灰水を入れてよく振り混ぜたとき、石灰水の様子はどうなりますか。

Accepted Answer

石灰水が白く濁る。炭素を酸素中で燃焼させると、炭素と酸素が結びつく酸化という化学変化が起こり、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色の沈殿を生じさせる性質があるため、反応後のフラスコに石灰水を入れると白く濁ります。

Question 33

酸化銅の還元実験において、加熱を止める前にガラス管を石灰水から抜かなかった場合、試験管が破損することがあります。この破損が起こる理由を「気圧」という言葉を用いて説明したものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

火を消すと試験管内の温度が下がり気圧が低くなるため、石灰水が逆流して熱い試験管を冷やすから。ガスバーナーの火を消すと、試験管内の空気が冷えて収縮し、試験管内部の気圧が外気圧よりも低くなります。このときガラス管が石灰水に入ったままだと、吸い上げられた石灰水が加熱されていた部分に到達し、急激な温度変化によってガラスにひびが入ったり割れたりします。これを逆流による破損と呼びます。

Question 34

有機物を空気中で燃焼させたとき、二酸化炭素と水が共通して発生します。この結果から、有機物を構成している主要な原子の組み合わせとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

炭素と水素。有機物を燃焼させると、物質を構成していた炭素原子が空気中の酸素と結びついて二酸化炭素になり、水素原子が空気中の酸素と結びついて水になります。この生成物を確認することで、もとの有機物に炭素と水素が含まれていたことが証明されます。酸素は空気中から供給されるため、構成元素の判断には含めません。

Question 35

炭酸水素ナトリウムの熱分解によって、炭酸ナトリウム、水、二酸化炭素が生成される反応を化学反応式で表したものはどれか。

Accepted Answer

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂。化学反応式は、反応の前後で原子の数と種類が等しくなるように書く必要があります。炭酸水素ナトリウム（NaHCO₃）の熱分解では、2つの炭酸水素ナトリウム分子から、1つの炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）分子、1つの水（H₂O）分子、1つの二酸化炭素（CO₂）分子が生成されます。左辺と右辺でナトリウム（Na）が2個、水素（H）が2個、炭素（C）が2個、酸素（O）が6個ずつとなり、数が一致します。

Question 36

銅の粉末をステンレス皿に広げてガスバーナーで十分に加熱したときに起こる化学変化と、その結果生成される物質について説明したものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

銅が空気中の酸素と結びついて黒色の酸化銅に変化し、その化学反応式は 2Cu + O2 → 2CuO と表される。。銅を加熱すると空気中の酸素と結びつく「酸化」という反応が起こります。この反応によって、もともと赤褐色だった銅の粉末は、黒色の酸化銅（II）へと変化します。化学反応式では、2個の銅原子（Cu）と1個の酸素分子（O2）が反応して、2個の酸化銅（CuO）ができるため、2Cu + O2 → 2CuO と記述するのが正解です。

Question 37

密閉容器の中で酸化反応を進行させていたところ、反応の勢いが弱まり、温度の上昇が止まりました。ここで容器の蓋を一度開けてから再び閉めたところ、直後に温度が再び急激に上昇し始めました。この理由として考えられる記述を選びなさい。

Accepted Answer

外部から新たな酸素が供給されたことで、中断していた酸化反応が再開したため。酸化反応は物質と酸素が結合することで起こるため、密閉容器内では酸素が消費されると反応が停止します。蓋を開けるという操作は、反応に必要な酸素を外部から補充することを意味します。供給された酸素が残っている物質と再び結びつくことで酸化反応が再活性化し、反応熱によって温度が再び上昇します。

Question 38

銅などの金属の粉末を空気中で十分に加熱し、酸素と完全に反応させたとき、反応後の物質の質量は反応前の金属の質量と比べてどのように変化しますか。

Accepted Answer

酸素と結びついた分だけ増加する。金属を空気中で加熱すると、周囲にある空気中の酸素が金属と結びつく酸化という反応が起こります。このとき、新しくできた物質（酸化物）の質量は、もとの金属の質量に反応した酸素の質量が加わった値になるため、全体の質量は増加します。

Question 39

酸化銅3.20gと炭素0.24gを過不足なく反応させると、二酸化炭素が発生し、試験管には2.56gの銅が残る。この関係を用いて、酸化銅8.00gをすべて還元して銅を取り出したいとき、混ぜ合わせるべき炭素の質量として適切なものはどれか。

Accepted Answer

0.60g。定比例の法則により、酸化銅と炭素が過不足なく反応する質量比は 3.20g：0.24g ＝ 40：3 である。酸化銅8.00gをすべて反応させるために必要な炭素の質量をx [g]とおくと、40：3 ＝ 8.00：x という比例式が成り立つ。これを計算すると、40x ＝ 24 となり、x ＝ 0.60g が導き出される。

Question 40

酸素で満たした集気びんの中でスチールウール（鉄）を燃焼させた後、そのびんの中に石灰水を加えてよく振りました。このときの石灰水の変化として適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

石灰水の色は変化しない。鉄の燃焼は、鉄が酸素と結びついて酸化鉄（黒色酸化鉄）に変化する化学変化です。石灰水は二酸化炭素に反応して白くにごる性質を持っていますが、鉄の燃焼では二酸化炭素が発生しないため、石灰水の色は変化しないままとなります。

Question 41

1.20gのマグネシウムをステンレス皿に取り、空気中で完全に酸化させたところ、2.00gの酸化マグネシウムが得られました。このとき、定比例の法則に基づくと、反応したマグネシウムと酸素の質量比（マグネシウム：酸素）はいくらになりますか。最も適当な整数比を選択してください。

Accepted Answer

3：2。化学変化に関係する物質の質量の割合は常に一定であるという定比例の法則があります。1.20gのマグネシウムが反応して2.00gの酸化マグネシウムになったとき、結びついた酸素の質量は 2.00 - 1.20 = 0.80g と求められます。したがって、マグネシウムと酸素の質量比は 1.20：0.80 を簡単な整数比にして 3：2 となります。

Question 42

「炭酸水素ナトリウムの熱分解」と「水の電気分解」によって得られる生成物について、それぞれの物質の分類を比較した説明として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

炭酸水素ナトリウムの分解ではすべて化合物が生成され、水の分解ではすべて単体が生成される。炭酸水素ナトリウムを加熱すると、化合物である炭酸ナトリウム、水、二酸化炭素に分解されます。一方、水を電気分解すると、水素と酸素という、それぞれ1種類の原子からなる単体に分解されます。このように、分解反応によって得られる物質がすべて単体であるか、すべて化合物であるかという違いがあります。

Question 43

酸化銅と炭素粉末を用いた還元の実験において、反応後に得られた物質を薬さじの裏でこする操作を行う理由として、最も適切な説明はどれか。

Accepted Answer

酸化銅から酸素が奪われて生成した物質が、金属としての性質を持っていることを確認するため。。酸化銅と炭素を加熱すると、炭素が酸素を奪う還元反応が起こり、赤色の銅が生成される。この生成物が単なる赤い粉末ではなく、金属である「銅」であることを証明するためには、金属の共通性質である金属光沢を確認する必要がある。そのため、薬さじでこすって光沢が出るかを確認する操作を行う。

Question 44

物質がもともと持っているエネルギーが、化学変化（化学反応）をきっかけとして、熱や光など別の形態のエネルギーに変わることを何といいますか。

Accepted Answer

エネルギーの変換。物質が持つ化学エネルギーが、化学変化によって熱エネルギーや光エネルギーなど別の種類のエネルギーに姿を変える現象をエネルギーの変換といいます。化学変化の前後でエネルギーの形態は変わりますが、エネルギーの総量は一定に保たれます。

Question 45

鉄粉と硫黄の粉末を過不足なく反応させて硫化鉄を合成する実験において、鉄粉1.75gに対しては硫黄1.00gが、鉄粉3.50gに対しては硫黄2.00gが、鉄粉5.25gに対しては硫黄3.00gがそれぞれ必要であることが分かりました。このとき、鉄粉7.00gをすべて反応させて硫化鉄を作るために必要な硫黄の質量は何gか、求めなさい。

Accepted Answer

4.00g。実験結果から、鉄と硫黄が化合して硫化鉄ができるときの質量の比を求めると、1.75：1.00 ＝ 3.50：2.00 ＝ 5.25：3.00 ＝ 7：4であることがわかります。定比例の法則により、反応する物質の質量比は常に一定であるため、鉄粉7.00gに対して必要な硫黄の質量をxとすると、7：4 ＝ 7.00：x という比例式が成り立ちます。これを解くと x ＝ 4.00g となります。

Question 46

マグネシウムと二酸化炭素が反応して、酸化マグネシウムと炭素ができる化学変化について考えます。マグネシウム原子と、炭素原子1個に酸素原子2個が結合した二酸化炭素分子が反応する様子をモデル図として表したとき、この反応における「酸化」と「還元」の説明として正しいものはどれか。

Accepted Answer

マグネシウムが酸化され、二酸化炭素が還元されている。。化学反応において、物質が酸素と結びつくことを酸化、酸素を失うことを還元と呼びます。この反応では、マグネシウムが二酸化炭素から酸素を奪って酸化マグネシウムになるため酸化されており、一方で二酸化炭素は酸素を奪われて炭素になるため還元されています。モデル図で考えると、二酸化炭素分子から酸素原子が離れ、マグネシウム原子と結合する様子がわかります。

Question 47

試験管に入れた物質を加熱し、発生した気体をガラス管を通して別の容器に入った石灰水に通す実験を行います。加熱を終える際、ガスバーナーの火を消す前に必ず行わなければならない操作とその理由として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

ガラス管を石灰水の中から外に出す。これは、試験管内の圧力が下がり、石灰水が逆流して試験管が破損するのを防ぐためである。。加熱を止めると、試験管内の空気が冷えて収縮し、内部の圧力が周囲の気圧よりも低くなります。この状態でガラス管の先が石灰水に浸かっていると、圧力差によって石灰水が試験管へと吸い上げられる「逆流」が起こります。熱せられた試験管に冷たい石灰水が触れると、急激な局部冷却によって試験管が破損する危険があるため、火を消す前に必ずガラス管を液から抜く必要があります。

Question 48

水素と酸素が結びついて水ができる化学変化は、電気エネルギーを取り出す装置である燃料電池の原理として利用されている。この化学変化を化学反応式で正しく表したものはどれか。

Accepted Answer

2H₂ + O₂ → 2H₂O。水素分子（H₂）2個と酸素分子（O₂）1個が反応すると、水分子（H₂O）2個が生成される。この反応は、物質が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池の根幹となる反応であり、水の電気分解とは逆の反応である。

Question 49

酸化銅と炭素の混合物を試験管に入れて加熱し、発生した気体をガラス管で石灰水に通す実験において、加熱を終える際の適切な操作の順序として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

石灰水からガラス管を抜き、ゴム管をピンチコックで閉じてから、ガスバーナーの火を消す。。加熱を止めると試験管内の空気が冷えて収縮し、気圧が下がるため、先にガラス管を抜かないと石灰水が逆流して試験管が割れる原因となります。また、火を消す前にピンチコックでゴム管を閉じることで、外気の流入を遮断し、得られた銅が空気中の酸素と反応して再び酸化銅に戻る「再酸化」を防ぐ必要があります。

Question 50

鉄粉、活性炭、食塩水を混ぜ合わせ、空気中で反応させたところ、混合物の温度が上昇しました。この実験において、鉄粉が酸素と反応したあとの物質の状態と、反応の種類について正しく説明しているものはどれですか。

Accepted Answer

鉄が酸素と結びついて酸化鉄になり、酸化という反応が起こっている。。鉄粉が空気中の酸素と結びつく化学変化は「酸化」です。この反応によって鉄は「酸化鉄」へと変化します。酸化反応が起こる際には熱が発生するため、混合物の温度が上昇します。活性炭や食塩水は、この酸化反応のスピードを速める触媒や電解質としての役割を果たしています。

Question 51

吸熱反応におけるエネルギーの変換と保存について述べた文として、科学的に正しいものはどれですか。

Accepted Answer

周囲の熱エネルギーが、反応後の物質が持つ化学エネルギーに変換される。化学変化においてはエネルギー保存の法則が成り立ちます。吸熱反応では、周囲の熱エネルギーを吸収して、物質がもともと持っていた化学エネルギーよりも大きな化学エネルギーを持つ別の物質へと変化します。エネルギーが消失したわけではなく、熱エネルギーが化学エネルギーという別の形に置き換わったために温度が低下します。

Question 52

化学実験において、濃度などの条件を段階的に変えて反応を観察した際、ある一定以上の数値から反応の結果（温度変化など）に違いが見られなくなることがある。このように、結果が一定になった範囲において、さらに細かな数値を設定して実験を繰り返す理由として最も適切な説明はどれか。

Accepted Answer

反応の結果に違いが現れなくなる境界の数値を、より詳しく特定するため。実験データのグラフなどで、ある数値から変化の曲線が重なり、違いが見られなくなった場合、その付近に反応の限界や性質の切り替わりが存在します。その境界付近で条件を細かく再設定して調査することは、科学的な法則性や物質の性質を正確に把握するために不可欠なプロセスです。

Question 53

硫化鉄にうすい塩酸を滴下して発生した気体のにおいを調べる際、鼻を近づけて直接かぐのではなく、手で軽くあおぐようにしてにおいをかがなければならない理由として、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

発生する硫化水素が有毒であり、大量に吸い込むと危険だから。。硫化水素は、火山ガスの成分などにも含まれる非常に毒性の強い気体です。理科の実験で物質のにおいを確認する際は、安全のために直接鼻を近づけず、手であおいで少量の空気を混ぜながら確認するのが鉄則ですが、特に硫化水素のような有毒な気体を扱う場合には、この操作が安全確保のために不可欠となります。

Question 54

同じ質量の銅粉とマグネシウム粉を均一に混ぜ合わせ、ステンレス皿に広げて十分に加熱し、完全に酸化させたところ、反応後の全質量が1.40gになりました。加熱前に準備した銅粉の質量は何gですか。ただし、銅と酸素が反応する質量比を4：1、マグネシウムと酸素が反応する質量比を3：2とします。

Accepted Answer

0.48g。加熱前の銅粉とマグネシウム粉の質量は等しいため、それぞれを x [g] と置きます。銅と酸化銅の質量比は 4：(4+1)＝4：5 なので、生成される酸化銅は 1.25x [g] です。同様に、マグネシウムと酸化マグネシウムの質量比は 3：(3+2)＝3：5 なので、生成される酸化マグネシウムは 約1.67x (5/3x) [g] です。反応後の全質量は 1.25x + 5/3x = 1.40 と表せます。この式の分母を払うために全体を12倍すると、15x + 20x = 16.8 となり、35x = 16.8 より x = 0.48 と求められます。

Question 55

酸化銅の粉末と炭素の粉末を混ぜ合わせて加熱し、還元反応を行う実験について考えます。酸化銅をすべて銅に変化させるために必要な量よりも多くの炭素粉末を混ぜて加熱した場合、反応後の試験管内には赤色の物質のほかに黒色の粉末が残りました。この黒色の粉末の正体として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

反応せずに残った炭素。酸化銅と炭素の混合物を加熱すると、炭素が酸化銅から酸素を奪って二酸化炭素となり、酸化銅は還元されて銅（赤色）になります。このとき、炭素の量が酸化銅に対して過剰であると、酸素と結びつくことができなかった炭素がそのまま試験管内に残り、赤色の銅と黒色の炭素が混ざった状態になります。

Question 56

炭酸水素ナトリウムの熱分解によって生じる「液体」と「気体」が、それぞれ何であるかを確認するための方法として最も適切な組み合わせはどれですか。

Accepted Answer

青色の塩化コバルト紙を赤色に変えること、および、石灰水を白く濁らせること。炭酸水素ナトリウムを加熱すると、試験管の口付近に液体（水）がつき、気体（二酸化炭素）が発生します。水は青色の塩化コバルト紙を赤色に変える性質があり、二酸化炭素は石灰水に通すと白く濁る性質があるため、これらの方法で物質を特定できます。

Question 57

発熱反応が起こっている最中の、熱の移動と温度変化の関係について正しく説明しているものはどれか。

Accepted Answer

物質が化学変化するときに熱を放出するため、周囲の温度が上がる。。発熱反応では、物質が持っている化学エネルギーの一部が熱エネルギーに変わり、それが外部（周囲）へと放出されます。放出された熱によって周囲の空気や溶液などの熱運動が激しくなるため、結果として温度上昇が観察されます。

Question 58

酸化銅と炭素粉末を混ぜ合わせて加熱し、酸化銅を還元させる実験を行いました。炭素を過剰な割合で混合して十分に反応させたとき、反応後の試験管内に残っている固体の物質の組み合わせとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

還元されてできた銅と、使い切れずに残った未反応の炭素。酸化銅と炭素の反応では、酸化銅が炭素によって酸素を奪われ、銅へと還元されます。このとき、酸化銅のすべてを還元するのに必要な量よりも炭素を多く加えている（過剰な）状態であるため、酸化銅はすべて銅に変化しますが、炭素は使い切られずに「未反応」のまま残ります。したがって、試験管内には生成された銅と余った炭素が混在することになります。

Question 59

ホットケーキを焼く際、生地にベーキングパウダーを混ぜて加熱すると、生地がふっくらと大きく膨らみます。これは、ベーキングパウダーの主成分が加熱によって熱分解され、ある気体が発生するためです。このとき発生する、生地を膨らませる原因となる気体の名称を答えなさい。

Accepted Answer

二酸化炭素。ベーキングパウダーに含まれる炭酸水素ナトリウムなどの物質は、加熱されることで熱分解を起こします。この化学変化によって二酸化炭素が発生し、その気体が生地の内部で隙間を作りながら外側に押し広げるため、ホットケーキが膨らみます。

Question 60

酸素を満たした集気瓶の中でスチールウールを燃焼させた後、瓶の中に石灰水を入れてよく振り混ぜました。このとき観察される石灰水の変化として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

変化せず、透明なままである。石灰水は二酸化炭素に反応して白く濁る性質を持っています。スチールウールの主成分は鉄であり、燃焼（酸化）しても生成されるのは酸化鉄のみで、二酸化炭素は発生しません。したがって、実験後の石灰水の様子に変化は見られません。

Question 61

化学変化に関係する物質の質量の間には、常に一定の割合が成り立つという法則を何というか。

Accepted Answer

定比例の法則。物質が化学反応を起こして別の物質に変わる際、反応に関与する物質の質量比は常に一定になります。これを定比例の法則と呼び、例えば酸化銅を生成する場合の銅と酸素の質量比は常に4:1となります。質量保存の法則は反応前後の全体の質量が変わらないことを指すため、区別が必要です。

Question 62

砂糖や食塩などの物質が水に完全にとけ、水溶液となっているとき、液中の粒子の様子について説明したものとして最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

溶質の粒子が非常に小さくなり、溶媒全体に等間隔に散らばって均一に分散している状態。。物質が水にとけるということは、溶質の粒子が目に見えないほど小さくなり、水（溶媒）の粒子とぶつかり合いながら全体に広がっていくことを指します。このとき、重力の影響を受けて沈んだり浮いたりすることなく、どの部分をとっても濃度が同じ「均一」な状態になります。これを分散といいます。

Question 63

密閉した容器の中で気体が発生する化学反応を行い、反応が終わった後に容器のふたをゆっくりと開けたところ、音を立てて容器の中から気体が外へ出ていきました。このとき、ふたを開けた後の容器全体の質量を測定した結果として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

発生した気体が空気中に放出されたため、質量が減少する。化学反応によって発生した気体が容器の中に閉じ込められている間は、全体の質量は変化しません。しかし、ふたを開けることでその気体が容器の外へ放出されるため、放出された気体の質量の分だけ、全体の測定値は減少します。これは物質が容器の外へ移動したことによる変化です。

Question 64

酸化銅と炭素粉末を過不足なく反応させると、酸化銅4.0gに対して炭素粉末0.3gが必要であり、このとき銅が3.2g得られることがわかっています。酸化銅2.0gを用いて同様の実験を行い、試験管内に銅のみを残したいとき、加えるべき炭素粉末の質量と、得られる銅の質量の組み合わせとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

炭素粉末0.15g、銅1.6g。化学反応における物質の質量比は常に一定です。酸化銅と炭素の反応比が「酸化銅4.0g：炭素0.3g」であるため、酸化銅が半分の2.0gになった場合、必要な炭素も半分の0.15gとなります。また、得られる銅の質量も「酸化銅4.0g：銅3.2g」の比率に従い、半分の1.6gとなります。

住所	宮城県仙台市太白区八木山弥生町16-17
運営会社	ARINA partners株式会社
代表者	高橋渉
連絡先	info@arinna.co.jp
連絡先②	0568-50-2677

【一問一答クイズ】中学2年化学問題500問以上(理科)

【化学変化・原子分子】一問一答チェックリスト（全100問）

金属の酸化による質量の増加

発熱反応

塩化水素

混合物の酸化における質量変化の算出

水上置換法における最初に出る気体の組成

酸化銀の熱分解

水の性質と化学式

銅の酸化における質量の比

硫化鉄

混合物中の成分比計算

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マグネシウムと酸素の質量比

化学反応における原子の保存とモデル表現

飽和水溶液の濃度

化合

水上置換法

混合物の成分質量算出

鉄と硫黄の反応による硫化鉄の生成

炭酸水素ナトリウムの分解における質量比

反応する物質の質量の割合

定比例の法則

酸化マグネシウムの化学式

酸化銀の熱分解の化学反応式

酸化銀の熱分解

定比例の法則に基づく反応物の過不足

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有機物の構成元素

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酸化による質量の増加

酸化

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酸化反応における物質の質量計算

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金属混合物の酸化と質量の保存

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発熱反応

炭素過剰時における還元反応後の残留物質

二酸化炭素による食品の膨張

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化学変化における質量の割合

水溶液中の粒子の分散

開放系における質量の減少

酸化銅と炭素の反応比（完全反応）

混合物中の成分割合の算出

酸化銅の炭素による還元

塩化ナトリウムの化学式

酸化銅の還元と炭素の酸化

定比例の法則（鉄と硫黄）

試薬の量を変えた際の生成物の最大質量算出

酸化銅の還元

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酸化銀の熱分解における原子の組み合わせ

化学変化における定比例の法則

化学反応における物質の質量比計算

未反応の物質の質量計算

銅と酸化銅の質量比

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