中2化学【定比例の法則(未反応・混合物)】


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→【質量保存の法則】← または →【定比例の法則(酸化)】←
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で解説しています。

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1.定比例の法則の応用問題

→【定比例の法則(酸化)】←では

銅の酸化とマグネシウムの酸化を例にして化学の典型的な計算問題について紹介しました。

 

化学変化の計算問題では

何と何が反応して何ができるかをチェック(反応のようす)

・その反応の質量比を求めておく

・その比をもとに比例式をつくる

という3ステップで解いていくのが重要です。

 

しかし、単純に比例式をつくるだけでは解けない問題もあります。

 

このページでは、その中でも代表的な【未反応のものがある問題】【混合物の問題】を紹介します。

1.未反応のものがある問題

例題1

(1) 12gの銅を加熱したところ加熱が不十分であったため質量が14gになった。まだ反応していない銅は何gか。

(2) 6gのマグネシウムを燃焼したところ加熱が不十分であったため質量が7.5gになった。まだ反応していないマグネシウムは何gか。

 


(答)
この問題文からわかること。

それはすべての銅またはマグネシウムが反応したわけではなく一部が未反応であるということです。

 

この「未反応の物質が存在する問題」は定番の問題です。
解き方が決まっていますのでしっかりできるようにしてください。

 

(1)
この問題の状況を図に表しました。

右側が反応後を表していますが、右側の図は3つの部分に分かれます。

「①化合した酸素」「②反応した銅」「③未反応の銅」
です。

まず「①化合した酸素」から求めます。

次に「②反応した銅」です。

そして最後に「③未反応の銅」を求めましょう。

 

必ずこの①~③の順で解きます。

よって 4g となります。

 


<<別解>>

連立方程式を用います。

反応した銅を x(g)、反応しなかった銅を y(g)としましょう。

 

はじめ銅全部で 12g あるので

$$x+y=12・・・①$$

と表すことができます。

 

反応後、銅 x(g)は酸化銅へと変化します。

その量は4:5

もとの銅の 5/4倍(4分の5倍) です。

 

反応後では反応していない銅が y(g) あるので

$$\frac{5}{4}x+y=14・・・②$$

 

①②を解いて

$$x=8 y=4$$

となり

未反応の銅は4gとなります。

 


 

(2)
(1)と同じように、この問題の状況を図に表しました。

先ほどと同様、反応後の図(右側)には

「①化合した酸素」「②反応したマグネシウム」「③未反応のマグネシウム」

の3つの部分があります。

 

まず「①化合した酸素」から求めます。

次に「②反応したマグネシウム」です。

そして最後に「③未反応のマグネシウム」を求めましょう。

必ずこの①~③の順で解きます。

よって3.75gとなります。

 


<<別解>>
先ほどの別解と同様、連立方程式を用います。

反応したマグネシウムを x(g) 、反応しなかったマグネシウムを y(g) としましょう。

 

はじめマグネシウム全部で 6g あるので

$$x+y=6・・・①$$

と表すことができます。

 

反応後、マグネシウム x(g) は酸化マグネシウムへと変化します。

その量は3:5

もとの銅の 5/3倍(3分の5倍) です。

 

反応後では反応していない銅がy(g)あるので

$$\frac{5}{3}x+y=7.5・・・②$$

 

①②を解いて

$$x=2.25 y=3.75$$

となり、

未反応のマグネシウムは3.75gとなります。

 

POINT!!
未反応のものがある問題では・・・・図を書いて「酸素」→「酸素と反応した部分」という順序で求めていく・反応したものをx(g)、反応しなかったものをy(g)として連立方程式のいずれかで解こう。

 

2.混合物を反応させている問題

例題2

銅とマグネシウムの混合物4.8gがある。

これを完全に酸化させると質量は7.5gになった。

はじめ銅とマグネシウムは何gずつあったか。

 


(答)
これも典型的な「混合物」の問題です。

 

この問題は

はじめの銅とマグネシウムの質量をx(g)、y(g)とおいて連立方程式をつくる

が最もポピュラーな解き方です。

 

はじめの銅とマグネシウムの質量をx(g)、y(g)とおくと

生じる酸化銅、酸化マグネシウムの質量は↓のように表されます。

もとの問題の条件をあてはめて

次のような連立方程式をつくります。

$$x+y=4.8$$

$$\frac{5}{4}x+\frac{5}{3}y=7.5$$

これを解いて

$$x=1.2 y=3.6$$

となります。

よって銅 1.2g   マグネシウム 3.6g が正解です。

 

 

POINT!!

混合物の問題では

一方の物質を x(g) 、もう一方の物質を y(g) として

反応前で式を1つ、反応後で式をもう1つつくる。

その連立方程式を解く。

 

※ここでは銅とマグネシウムでの【未反応のものがある問題】【混合物の問題】を紹介しました。

が、実際の入試問題では異なる物質の問題も多いです。

しかし解き方は変わりませんので、見た目に惑わされず計算してください。

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