中2化学【定比例の法則(酸化)】

このページでは「銅の酸化」や「マグネシウムの酸化」といった代表的な化学の計算問題の解法を紹介しています。

その他の化学変化の計算については

→【質量保存の法則】← や →【気体の発生に関する計算】←

→【定比例の法則(未反応・混合物)】←などで解説しています。

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1.定比例の法則

■定比例の法則

物質どうしが反応する質量比はいつでも一定であること。

物質どうしの反応する質量比はいつでも決まっています。

たとえば銅の酸化の場合、銅と酸素は必ず4:1の質量比で反応します。

また水素が燃焼して水になる場合、水素と酸素は必ず1:8の質量比で反応します。

これは

原子の質量は物質ごとに決まっている

化合物をつくるときの原子数の比は常に一定

であるからです。

銅の酸化では

・銅原子の質量は酸素原子の4倍である

・酸化銅CuOは銅原子1個と酸素原子1個が結びついてできる

と決まっているので、反応の際の質量比は常に4:1となるのです。

それはともかくとして、ここで重要なのは・・・

その反応するときの質量比を利用して

「○○gの銅を酸化するには△△gの酸素が必要である」

といった計算をできるようにすることです。

よく出題されるのは

銅の酸化

マグネシウムの酸化(燃焼)

についての計算問題です。

これらの反応における、質量比は次のようになります。

この2つの反応の質量比は必ず覚えてしまいましょう。

※本来は覚えるものでもないのですが、覚えたほうが楽です。

このように反応の質量比が決まっているので、銅と加熱後の物質(酸化銅)の質量の関係をグラフにすると↓のようになります。

銅と酸素の質量の関係をグラフにすると↓のようになります。

次に、マグネシウムと加熱後の物質(酸化マグネシウム)の質量の関係をグラフにすると↓のようになります。

マグネシウムと酸素の質量の関係をグラフにすると↓のように。

どれも比例のグラフになります。

問題ではこのようなグラフや表が必ず書かれています。

もし先ほどの4:1:5や3:2:5の比を忘れてしまった!という人は、グラフや表から比を求めてみましょう。

では以下に例題をいくつか見てみましょう。

【例題1】

(1) 銅4.8gと反応する酸素は何gか。

(2) 銅3.6gを完全に酸化させると何gになるか。

(3) 酸化銅5.5gを生成させるのに何gの銅が必要か。


(答)
(1)
化学変化の計算では

何と何が反応して何ができているか

その反応の質量比はいくらか

比例式を立てて答えを導く

この3STEPを常に意識しておくことが重要です。

この問題では

・銅と酸素が反応して酸化銅ができる

・その反応の質量比は4:1:5

であるので

求めたい酸素をx(g)として比例式をつくると

$$4:1=4.8g:x(g)$$

(銅:酸素という順の比例式)

$$x=1.2g$$

となります。

よって1.2gが正解です。

(2)

この問題では先ほどと同じく

・銅と酸素が反応して酸化銅ができる

・その反応の質量比は4:1:5

であるので

求めたい酸化銅の質量をx(g)として比例式をつくると

$$4:5=3.6g:x(g)$$

(銅:酸化銅という順の比例式)

$$x=4.5g$$

となります。

よって4.5gが正解です。

(3)

この問題でも先ほどと同じく

・銅と酸素が反応して酸化銅ができる

・その反応の質量比は4:1:5

であるので

求めたい銅の質量をx(g)として、比例式をつくると

$$4:5=x(g):5.5g$$

(銅:酸化銅という順の比例式)

$$x=4.4g$$

となります。

よって4.4gです。

【例題2】

(1) マグネシウム4.5gと化合できる酸素は何gか。

(2) 酸素2.4gと化合できるマグネシウムは何gか。

(3) マグネシウム1.2gを完全に燃焼すると何gになるか。


(答)

(1)

先ほどとは反応する物質が変わり「マグネシウム」となりました。

・マグネシウムと酸素が反応して酸化マグネシウムができる

・その反応の質量比は3:2:5

であるため、

求める酸素をx(g)として、比例式をつくると

$$3:2=4.5g:x(g)$$

(マグネシウム:酸素という順の比例式)

$$x=3g$$

となります。

よって3gです。

(2)

前問と同じく、

・マグネシウムと酸素が反応して酸化マグネシウムができる

・その反応の質量比は3:2:5

であるので

求めたいマグネシウムをx(g)として、比例式をつくると

$$3:2=x(g):2.4g$$

(マグネシウム:酸素という順の比例式)

$$x=3.6g$$です。

よって3.6gです。

(3)

先ほど同じで

・マグネシウムと酸素が反応して酸化マグネシウムができる

・その反応の質量比は3:2:5

であるため

求めたい酸化マグネシウムをx(g)として比例式をつくると

$$3:5=1.2g:x(g)$$

(マグネシウム:酸化マグネシウムという順の比例式)

$$x=2g$$

です。

よって2gです。

POINT!!

以上のように、化学変化の計算問題では

・何と何が反応して何ができているかをチェック(反応のようす)

・そのときの反応の質量比

(Cu:O2:CuO=4:1:5  Mg:O2:MgO=3:2:5 は覚えてしまおう)

・比例式をつくって解く

の3ステップで解くのが基本です。

※未反応のものがある問題や混合物についての問題は→【定比例の法則(未反応・混合物)】←をご覧ください。

こちらもどうぞ

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よければどうぞ。

コメント

  1. ぷん山 より:

    例題3の(1)酸化銅の問題で、はじめ反応した銅の質量が0.5gになっていますが、8.0gではないのですか?
    答えが11.5gになっていますが、4.0gになってしまうのですが、、
    計算間違いでしょうか。

    • science teacher より:

      コメントありがとうございます。
      反応した銅・・・8.0g
      答え・・・4.0g
      が正しいです。
      ご指摘ありがとうございます。
      修正いたします。

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