Question

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中学2年理科の問題です。この（4）が全く分かりません。分かりやすく教え頂きたいです、。
ちなみに答えは｢銅が4.80ｇ、炭素粉末が0.30ｇ｣です。

チャレンジ問題
酸化銅から銅をとり出す実験を行った。あとの問いに答えなさい。
(富山改)
(実験)
の 酸化銅6.00gと炭素粉末0.15gをはかりとり,よく混ぜた後,
試験管Aに入れて図1のように加熱したところ,気体が出てきた。
○ 気体が出なくなった後,ガスバーナーの火を消してからピンチ
コックでゴム管をとめ, 試験管Aを冷ました。
試験管Aの中の物質の質量を測定した。
酸化銅の質量は6.00 gのまま, 炭素粉未の質量を変えて同様の
実験を行い,結果を図2のグラフにまとめた。
エ)
図1
図2塁6.00
ピンチコック
混合物
試験管A
5.80
5.60
5.40
ゴム管。
5.20
ガラス管
5.00
4.80
試験管B
水一
4.60
0
0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.90
加えた炭素粉末の質量 [g]
(1) のにおいて, 下線部の操作を行う前に,どのような操作を行う
か。「ガラス管」 という言葉を使って簡単に書きなさい。
(2) 試験管Aで起こった化学変化を化学反応式で書きなさい。
(3) 酸化銅は,銅と酸素が一定の質量比で結びついている。 この質量
比を最も簡単な整数比で書きなさい。
(4)において, 炭素粉末の質量が0.75gのとき, 反応後に試験管A
の中に残っている物質は何か, すべて書きなさい。 また, それらの
質量も求め,例にならって答えなさい。
例 ○○が××g, □□が△△g
かがくはんのうしき
反応後の試験管Aの中の物質の質量 [g]

Answer 1

アクノ

この問題は少し難しいので、
順を追って説明しますね。

とりあえず始めに、
(4)を整理しておきます。
この実験では、
    酸化銅        6.00g
    炭素粉末    0.75g
の混合物を加熱したということですね。

では次に、
図2を確認しておきましょう。
折れ線グラフで
「反応後の試験管Aの中の物質の質量」が、
最も値が小さくなっているのは、
「加えた炭素粉末の質量」が0.45gのときです。
つまり、このときに酸化銅の酸素と炭素粉末が
過不足なく反応し、二酸化炭素になった訳です。

では、(4)に戻りますが、
(4)の炭素粉末0.75gのときを図2で確認すると、
炭素粉末が過不足無く反応した0.45gのときよりも、
質量が大きくなっていることが分かります。
つまり、それだけの炭素粉末が
酸素と化合出来きず残ってしまった訳ですね。
この、残ってしまった炭素粉末の質量は
    0.75-0.45=0.30[g]
だと計算で求められました。⋯①

最後に、試験管Aに残った銅の質量ですが、
全ての炭素粉末が酸化銅の酸素と化合出来ずに
余ってしまった訳なので、
全ての酸化銅が還元された事が分かりますね。
全ての酸化銅が還元された銅の質量は、
酸化銅の酸素と炭素粉末が過不足なく反応した、
炭素粉末が0.45gのときの反応後の試験管Aの
質量と同じになるため、図2より、
    4.80[g]
と求められました。⋯②

長くなりましたが、
①と②より、
試験管Aには、
    銅 4.80gと、炭素粉末0.30g
が残っていると考えられます。

アクノ

ダラダラと長文になってしまったので、
手順まとめておきます。

炭素粉末を増やしたことで、
反応後の化合物の質量が増えた。
↓
全ての炭素粉末が化合出来ずに残った？
↓
酸化銅は全て還元されて
銅になった？

…みたいな感じですかね💦