2014年 灘中学の問題です。
二酸化炭素についての次の文を読んで、以下の問いに答えなさい。
二酸化炭素が水に溶けると炭酸水になります。気体の二酸化炭素が水に溶ける量を調べるために以下の実験を行いました。なお，気体の体積は、すべてピストンが自由に動く状態で測定しました。また、この実験では水は凍ることはなく，水の蒸発を考える必要はありません。なお水に二酸化炭素が溶けても液体部分の体積は変わらないものとします
実験1 図1のような自由に動くピストンのついた容器に0℃の水1Lと0℃の二酸化炭素の気体2Lを入れ、0℃に保ってしばらく放置すると、気体部分の体積が0.27Lになったところでピストンが停止しました。
実験2 実験1の容器を21℃に温め、しばらく保つと気体部分の体積が1.2Lになったところで、ピストンが停止しました。
実験3 二酸化炭素の体積の温度による変化を調べるために 実験1と同じ自由に動くピストンのついた容器に、0℃の二酸化炭素の気体のみを1L入れました。その後温度を変化させ、二酸化炭素の体積を調べると、図2のような結果が得られ、90℃では1.33Lになりました。
問1 次のア～エの気体のうち、水に最もよく溶けるものを選んで、記号で答えなさい。
ア 酸素 イ 窒素 ウ アンモニア エ 二酸化炭素
【解説と解答】
アンモニアが一番良く溶けます。0℃で1mLの水に1176mL溶けます。
ウ
問2 実験1では、容器内に入れた二酸化炭素の何％が水に溶けていますか。
【解説と解答】
2Lの内、残った二酸化炭素が0，27Lですから、溶けた二酸化炭素は2－0.27＝1.73Lなので1.73÷2×100＝86.5%です。
（答え）86.5
問3 21℃の二酸化炭素の気体5Lを0℃に冷やすと、その体積は何Lになりますか。小数第3位を四捨五入し、小数第2位まで求めなさい。
【解説と解答】
図２のグラフから90℃で1.33L、0℃で1Lなので、0.33÷90×21＝0.077 より21℃では1.077Lです。
5÷1.077＝4.642･･･≒4.64
（答え）4.64L
問4 実験2で、21℃の二酸化炭素の気体何Lが水に溶けていますか。小数第3位を四捨五入し、小数第2位まで求めなさい。
【解説と解答】
0℃で2Lの二酸化炭素は21℃では2×1.077＝2.154Lですから、2.154－1.21＝0.944≒0.94L溶けていることになります。
（答え）0.94
問5 1Lの水に溶ける二酸化炭素の重さを、0℃と21℃で比較すると、0℃では21℃のときの何倍になりますか。小数第3位を四捨五入し、小数第2位まで求めなさい。ただし、温度によって水の体積は変化しないものとします。
【解説と解答】
0℃では2Lの二酸化炭素の内、1.73Lが溶けました。したがって問1から86.5％が溶けたことになります。
21℃では、2.154Lのうち、0.944L溶けていることになりますから、0.944÷2.154×100≒43.8％が溶けたことになります。
したがって86.5÷43.8＝1.974･･･≒1.97倍になります。
（答え）1.97
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