中2化学【質量保存の法則】

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で解説しています。

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1.質量保存の法則

■質量保存の法則
反応の前後で質量の総和は変化しない。
化学変化では原子の組み合わせは変わるが,原子の数や種類は変化しないため。

銅の酸化の化学反応式を見てみましょう。

反応前:銅原子が2個,酸素原子が2個
反応後:銅原子が2個,酸素原子が2個
と原子の数,種類が変化していません。
よって
反応前の銅と酸素の質量の合計=反応後の酸化銅の質量の合計
となっているはずです。
このように
反応前の質量の総和=反応後の質量の総和となることを
質量保存の法則といいます。

2.質量保存の法則のよくある問題

■沈殿ができる反応(うすい硫酸と塩化バリウム水溶液の反応)

(反応の様子) 硫酸+塩化バリウム→硫酸バリウム+塩酸
(化学反応式) H2SO4+BaCl2→BaSO4+2HCl

硫酸の入った容器に塩化バリウム水溶液を加えていくと
溶液は白くにごり,白い固体が溶液の底にたまります。
この白い固体は「硫酸バリウム」といいます。
これは水に溶けず,溶液の底にたまってしまいます(白色沈殿)。
反応前の「硫酸の入ったビーカー」と「塩化バリウム水溶液が入ったビーカー」の質量の和,
反応後の「白い沈殿ができているビーカー」と「塩化バリウム水溶液が入っていたビーカー」の質量の和は同じになります。

■気体ができる反応(炭酸水素ナトリウムと塩酸の反応)

(反応の様子) 炭酸水素ナトリウム+塩酸→塩化ナトリウム+水+二酸化炭素
(化学反応式) NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2

プラスチックの容器に
うすい塩酸の入った試験管と炭酸水素ナトリウムの粉末を一緒に入れます。
このとき容器にふたをして密閉しておきます。
プラスチックの容器を傾けて塩酸と炭酸水素ナトリウムを反応させます。
このとき二酸化炭素が発生します。
このまま質量を測っても反応前と質量は変わりませんね。
しかし,ふたを外してしばらく置いておきます。
すると容器内にあった二酸化炭素が空気中へ逃げてしまい
質量が減少してしまいます。

■気体をつかう反応(スチールウールの燃焼)

(反応の様子) 鉄+酸素→酸化鉄
※化学反応式は不要。

図のように丸底フラスコ内にあるスチールウールに
電流を通してスチールウールを燃焼します。
気体の出入りがないようにゴム管をピンチコックで閉めておきます。
このときスチールウールは酸化鉄へと変化しますね。
つまり丸底フラスコ内の酸素を用いて酸化鉄になります。
これによって丸底フラスコ内の気圧は低下しています。
ここでピンチコックを開けると外部の空気が入り込んでしまいます。
すると入り込んだ空気の分だけ
質量が増加します。

■このページのポイント

・質量保存の法則が成り立つのは
化学変化では原子の組み合わせは変わるが,原子の数や種類は変化しないため。
・反応によって気体が生じる,気体が使われる実験では
密閉空間でなければ質量は保存されない。

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