まずは、実験結果について解説します。
フリーハンドで申し訳ないですが、一応質量の関係をグラフで表すと写真のようになります。ここから、1.25gを加えたときに何らかの変化が起こっていることが見てとれます。
普通に考えたら、A→B→C...→Fと、加える石灰石を0.25gずつ増やしているので、反応後も0.25gずつ増えていないといけません。それは、表やグラフでいうところの1.25g以降の話で、実際に表の3段目をみればD,E.Fは0.25ずつ増えていることがわかります。しかし、1.25gより前では加えた量にたいして、反応後の質量は減っているわけです。これはなぜかというと、加えた分、気体(=二酸化炭素)が発生してそれが空気中に逃げたからです。逆にいえば1.25g以降、1.25g分は気体が発生していますが、新たに加えた分の気体は発生していないということがわかります。
ここで、大事なことは、塩酸や石灰石には反応できる限界量があるということです。石灰石を調子にのってものすごくたくさんいれても、塩酸からしたら「そんなに石灰石入れられても、俺そんなにないから、反応できる分は反応してやるけど、お前一部反応できんと残るで」という感じになるわけです。石灰石的には「せっかくたくさん入れてやったのにお前が少ないせいでちょっと残るやん」という感じになります。
逆もしかりで、塩酸が石灰石に対して多くても、気体が発生したあと、石灰石がなくなって塩酸が残ってしまいます。これが1.25gより前のところです。
どちらも過不足なく(余ることなく)反応できるのが今回の場合は塩酸58.05gと石灰石1.25gだったということですね。
石灰石を加えても二酸化炭素の発生量が変わらないということは、どちらかが不足してしまってもう反応できないということです。
今回は石灰石を増やして塩酸一定のもとで実験を行っているので、調子にのって石灰石を入れすぎたせいで、反応できる塩酸がなくなってしまい、入れた石灰石がそのまま残ってしまっていると考えることができます。(石灰石1.25g分までは反応できるが、それを越える分は石灰石としてそのまま残ってしまったから、1.25g以上入れたときにいれた分がそのまま0.25gの質量増加になった。)
とても分かりやすかったです！
ありがとうございます🙇🏻♀️
質問なのですが、理科のこのような問題を解くコツなどありますでしょうか？
よかったら教えて頂きたいです😭
このような問題というのは、化学変化と質量関係の問題のことですよね。
まずは、この問題のように、しっかりと実験の操作や結果を分析することだと思います。与えられた情報を整理するのは、化学だろうと物理だろうと、あるいは数学だろうと同じかもしれませんが、この分野は特に「実験結果」と「表やグラフ」がどの問題であったとしても与えられるわけなので、実験がどういう目的でどんな操作をしていて、何が変化して何が変わっていないのか、結果に対してどうしてそうなるのかをしっかり分析できることが大切です。
そのためには、解いた問題をしっかり復習して、理解することが大切だと思います。それをしていけば、炭酸水素ナトリウムに塩酸を加えようと、鉄に硫黄だろうと、酸化銀の熱分解だろうと、本質的には変わらないので解けるはずです。
質量関係で難しい問題は、やっぱり酸化銅の還元だと思います。秋田県の2013年の問題をつけておきます。当時僕はこのグラフの意味が全然わからなかったのですが、この問題はベーシックで良問だと思うので暇ならやってみてください。(あんまり問題集なんかに載っていない酸化銅の水素による還元とかエタノールによる還元の方がよかったかもしれないですが、当時のテストとかどこにやったかわからないし、ネットでも見つからないので、これで許してください。)
この問題では直接聞かれていないですが、(4)のとき、「試験管に残った物質の質量をはかると1.68gであった。未反応の酸化銅は何gか」と聞かれても計算で答えられるようにしておいてください。(答えは0.40g)。
ありがとうございます！！😭😭
やってみますね🙇🏻♀️
本当に助かりました。理科の苦手意識を無くして得点源にできるように頑張ります！
もとの実験において、発生した気体の量は、過不足なく反応できたとき58.30(容器+塩酸)+1.25(石灰石)=59.05(容器内のCaCl2+残った塩酸)+気体なので発生した気体は0.50gです。
塩酸をもともとの10gから14gに増やしたということは、濃度は変わらないので、塩酸と過不足なく反応できる石灰石も1.25gの1.4倍になるということです。。このときの発生する気体の量も0.50×1.4=0.70gになります。つまり、この塩酸14gは1.75gの石灰石となら過不足なく反応できるということです。
しかし、今回は調子にのってそれを越す1.90gも入れているので、塩酸がなくなって石灰石は残ってしまいます。
...(答)イ
1.90のうち1.75g分は反応して、0.7gの気体が発生して、残りの0.15gは反応できずに残ります。
...(答)0.15g