【定比例の法則の応用】未反応の問題・混合物の問題をわかりやすく説明

  • 定比例の法則の応用問題

未反応の問題

  • 増加した質量(=反応した酸素の質量)に注目して,定比例の法則で計算

混合物の問題

  • 求めたい質量を「x」とおく.
  • xを使って,酸化銅と酸化マグネシウムの質量を定比例の法則で表す
  • 加熱後の質量を用いて方程式を解く

ちょっと何を言っているかわからないですよね.

大丈夫です.わかりやすく解説していきます.

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今回の問題を解く前に,こちらの計算問題を復習しておいてください.

定比例の法則とは

定比例の法則とは,物質が化学反応するとき,反応する物質の質量の割合は一定である法則です.

例えば,上の青色のグラフは,銅の加熱前と加熱後の質量を表しています.

銅の質量が1.2gのとき,加熱後には1.5gになっています.

つまり,銅:酸化銅 = 1.2:1.5 = 4:5となります.

したがって,銅の酸化の場合,銅:酸素:酸化銅の質量比は常に4:1:5の質量比で反応します.

また同様に,マグネシウムの燃焼の場合,マグネシウム:酸素:酸化マグネシウムは常に3:2:5の質量比で反応します.

よく出てくる反応比は覚えておくと時間の節約ができます.

覚えておくべき反応比

  • Cu:O:CuO = 4:1:5
  • Mg:O:MgO = 3:2:5

未反応の問題

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【問題】

銅粉0.6gを加熱して反応させた.その後,質量を測定すると0.7gであった.このとき,酸素と反応せずに残った銅粉は何gか.

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【考え方】

  1. 反応比は暗記する.
    • Cu : O : CuO = 4 : 1 : 5
  2. 加熱前後での増えた質量を求める.
    • 増えた質量 = 酸素が反応した質量
  3. 反応した酸素から反応した銅の質量を計算する.
  4. 未反応の銅(g) = 加熱前の銅(g) − 反応した銅(g)

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【解答】

  1. Cu : O = 4 : 1
  2. 増えた質量 = 加熱後 − 加熱前
    • 増えた質量 = 0.7 − 0.6 = 0.1g
    • 酸素が0.1g反応したことがわかる.
  3. 銅と酸素の反応比で計算
    • Cu : O = 4 : 1
    • X : 0.1 = 4 : 1
    • X = 0.4
    • 酸素0.1gが銅0.4gと反応した.
  4. 未反応の銅 = 加熱前の銅 − 反応した銅
    • 未反応の銅(g) = 0.6 − 0.4 = 0.2g

混合物の問題

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【問題】

銅粉とマグネシウムリボンの混合物1.4gを十分に加熱して反応させた.その後,質量をはかると2.0gであった.銅粉の質量を答えよ.

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【考え方】

  1. 反応比は暗記する.
    • Mg : O : MgO = 3 : 2 : 5
  2. 求めたい物質の質量を「x」とおいて,酸化銅と酸化マグネシウムを「x」を使って表す.
  3. 加熱後の質量で方程式を立てる.

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【ヒント】酸化銅と酸化マグネシウムを「x」を使って表す.

  • 酸化銅を「x」を使って表す.
    • Cu : CuO = 4 : 5より
    • x : CuO = 4 : 5
    • 4CuO = 5x
    • CuO = (5/4)x
  • 酸化マグネシウムを「x」を使って表す.
    • 問題文から加熱前の銅とマグネシウムの合計は1.4gです.
    • 銅の質量をxgとしているので,マグネシウムの質量は(1.4-x)gです.
    • Mg : MgO = 3 : 5より
    • (1.4 – x) : MgO = 3 : 5
    • 3MgO = 5(1.4 – x)
    • MgO = (5/3)(1.4-x)

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【解答】

  1. 反応比
    • Cu : CuO = 4 : 5
    • Mg : MgO = 3 : 5
  2. 求めたい銅の質量を「x」とおいて,CuOとMgOを質量を「x」で表す.
    • CuO = (5/4)x
    • MgO = (5/3)(1.4 – x)
  3. 加熱後の質量が2.0gなので,
    • CuO + MgO = 2.0
    • (5/4)x + (5/3)(1.4 – x) = 2
    • 両辺12倍すると,15x + 20(1.4 – x) = 24
    • 15x + 28 – 20x = 24
    • 5x = 4
    • x = 0.8g

まとめ:未反応や混合物の問題は偏差値60以上の人でOK

未反応の問題や混合物の問題は,偏差値60以上を目指している人が解ければOKです.

理科の苦手な人や偏差値が60以下の人は,まず基礎的な問題は解けるようにしましょう.

基礎的な問題はこちらになります.

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