気体の発生に関する問題

2016年 ラ・サール中学の問題です。


ろうそくを燃やしたときの状態や発生する気体について、次の問いに答えなさい。

問1 穴の位置が異なる容器の中でろうそくを燃やしました。このとき穴の位置が上だけの容器(図1A)や、 下だけの容器(図1B)では時間が経つとろうそくの火は消えてしまいました。しかし、穴が容器の上下2か所に開いていると(図1C)、ろうそくの火は消えることなく燃え続けました。穴の位置が上だけや下だけでは消えてしまい、上下ともに開いていると燃え続ける理由を説明しなさい。ただし、これらの容器の下には十分な空間があるものとし、容器を置いても下の穴がふさがることはないものとする。

問2 空気中でろうそくが燃えると、水と二酸化炭素が発生します。しかし、ある物質Xが不足気味の状態で燃やすと、二酸化炭素の代わりに人体に有毒な気体Yが発生してしまいます。

(1)文中の「ある物質Ⅹ」と「有毒な気体W」の名前を答えなさい。

(2)物質Ⅹの量を変えて、7gのろうそくを燃やしたところ、二酸化炭素と気体Yの割合が変化しました。7gのろうそくを燃やし、発生した気体がすべて二酸化炭素であったとき、二酸化炭素の重さは22gでした。また発生した気体がすべて気体Yだったとき、気体Yの重さは14gでした。7gのろうそくを燃やして発生した混合気体(二酸化炭素+気体Y)の重さが20gだったとき、その中に含まれる二酸化炭素の重さを求めなさい。

問3 ものを燃やすこと以外の方法で二酸化炭素を発生させるため、大理石と塩酸を混ぜる実験を行いました。この実験の様子は図2のとおりです。しかし、実験器具の組み立て方に2か所の間違いがあったため、試験管の中に二酸化炭素を集めることができませんでした。間違っている所を○で囲み、どのように直せばよいかを説明しなさい。ただし、二酸化炭素は水上置換でも集めることができますが、この実験では下方置換で集めることとします。)

   (注)水上置換:水の中に容器を入れて集める方法。
      下方置換:空気より重い気体を下にためていく方法。


問1
空気が常に送られていないと、炎は消えます。(A)(B)の場合は穴が1カ所しか開いていないので、空気の通り道がありませんが、(c)は2カ所開いているので、空気が通り炎は消えることがありません。
(答え)
(A)(B)の場合は穴が1カ所しか開いていないので、空気が通らないが、(c)は2カ所開いているので、新しい空気が通るから。

問2
(1)
(X)は酸素 (Y)は一酸化炭素です。
(答え)(X)酸素 (Y)一酸化炭素

(2)十分な酸素が与えられると、1gのろうは\frac{22}{7}gの二酸化炭素になり、一酸化炭素だと1gについて2gの一酸化炭素が出ることになります。
20-14=6g 6÷(\frac{22}{7}-2)=\frac{21}{4}gのろうが二酸化炭素になるので、発生する二酸化炭素は
\frac{22}{7}×\frac{21}{4}g=16.5gになります。
(答え)16.5g

問3
試験管につながる管が塩酸の中に入っていると、発生する二酸化炭素を試験管に送ることができません。
また試験管のゴム栓を外さないと、空気が抜けないので純粋な二酸化炭素にならないままになってしまい、また二酸化炭素が発生すると試験管にの中に気体がたまって試験管が割れてしまう可能性もあります。
(答え)試験管につながる管を塩酸から出す 試験管のゴム栓をはずす

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