溶解度に関する問題

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2018年開成の問題です。


I 実験室の薬品庫に,硝酸カリウムという白色粉末の薬品がありました。この硝酸カリウムが水にどのようにとけるか知りたいと思い,次の実験1と実験2をおこないまし
 た。ただし,表の「とける量」とは,硝酸カリウムを水にこれ以上とけなくなるまでとかしたときの量をいいます。
<実験1と結果>
 水の温度20℃で,水の量を100g,200g,300g,400gと変えたとき,硝酸カリウムのとける量を調べました。その結果は,表1のようになりました。

 <実験2と結果>
  水100gの温度を20℃,40℃,60℃,80℃と変えたとき,硝酸カリウムのとける量を調べました。その結果は,表2のようになりました。

問1 実験1の結果に見られる,同じ温度における「水の量」と「とける量」の間には,どのような関係がありますか。

問2 実験1,実験2の結果を参考にして,次のア~エの中から正しいものをすべて選び,記号で答えなさい。
 ア 水の量が一定の場合,水の温度が高くなると,硝酸カリウムのとける量が増える。
 イ 20℃の水500gに硝酸カリウム170伊のすべてをとかすことができる。
 ウ 20℃の水250gに硝酸カリウム100伊のすべてをとかすことはできないが,そこに 20℃の水100gを加えると,すべてをとかすことができる。
 エ 80℃の水100gに硝酸カリウム50伊のすべてをとかした後,これを40℃まで冷やすと,硝酸カリウムの固体が出てくる。

問3 硝酸カリウムを60℃の水にこれ以上とけなくなるまでとかしました。この水よう液の重さに対する硝酸カリウムの重さの割合は何%ですか。四捨五入して,整数で答えなさい。

問4 硝酸カリウムを80℃の水にこれ以上とけなくなるまでとかしました。この水よう液200gを20℃まで冷やしたときに出てくる固体は何伊ですか。四捨五入して,整数で答えなさい。

Ⅱ 二酸化炭素について,次の問いに答えなさい。

問5 次のア~オの中から正しいものをすべて選び,記号で答えなさい。
 ア 二酸化炭素の中に火がついた線香を入れると,線香が激しく燃える。
 イ 二酸化炭素の水よう液を加熱すると,とけきれなくなった二酸化炭素が出てくる。
 ウ ドライアイスを気温20℃の教室で放置しておくと,気体の二酸化炭素になる。
 エ 動物の呼吸によって,二酸化炭素が体内に取りこまれ,酸素が放出される。
 オ ろうそくが燃えると,二酸化炭素ができる。

 二酸化炭素を用いて,次のように1~4の手順で実験を行いました。ただし,BTBよう液の色は,中性で緑,酸性で黄,アルカリ性で青になります。

実験操作
 1 ペットボトルに4分の1くらい水を入れる。
 2 ペットボトルにBTBよう液を数滴加え,水の色を練にする。
 3 二酸化炭素ボンベを用いて,ペットボトルの残り4分の3を二酸化炭素で満たす。
 4 ペットボトルのふたをしっかりと閉め,よく振る。

問6 この実験の結果とその理由として,正しいものを次のア~カの中からすべて選び,記号で答えなさい。
 ア 二酸化炭素が水にとけて,ペットボトルがへこんだ。
 イ 二酸化炭素が増えて,ペットボトルがふくらんだ。
 ウ 二酸化炭素が水にとけて,水よう液の色が緑から青に変化した。
 エ 二酸化炭素が水にとけて,水よう液の色が緑から黄に変化した。
 オ 二酸化炭素が水と反応して,白くにごった。
 力 二酸化炭素が冷えて,ペットボトルの中がくもった。

【解説と解答】
問1 水の量が2倍、3倍になると溶ける量も2倍、3倍になるので比例関係です。
(答え)比例の関係
問2
ア 水の量が同じとき、温度が上がれば溶ける量は増します。→○
イ 31.6×5=158g →×
ウ 31.6×2.5=79 31.6×3.5=110.6 →○
エ 40°で63.9g溶けるので出てこない。→×
(答え)ア,ウ
問3 60℃だと109g溶けるので、全体の重さは209g
109÷209×100=52.1%→52%
(答え)52
問4
100gで80℃では169gだから濃さは169÷269×100=62.8%
硝酸カリウム:水=169:100
20℃では
硝酸カリウム:水=31.6:100
したがって水100gについて169-31.6=137.4g出てきます。
80℃の飽和水溶液に200gに含まれる水は37.2%なので。
74.4gだから137.4×0.744=102.22≒102g
(答え)102g
問5 アは酸素、エも逆。
(答え)イ,ウ,オ
問6 水は炭酸水になるので、二酸化炭素の分の体積が減りますから、ペットボトルはへこみます。
炭酸水になるので、BTBは酸性の反応になります。オは石灰水がないので×。カも冷えることはありません。
(答え)ア,エ


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