溶解度に関する問題

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2016年海城中学の問題です。


次の文章を読んで、以下の各問いに答えなさい。

私たちの身のまわりの物質は、小さな粒子が集まってできています。この粒子のくっつき方や動き方で、 固体,液体,気体の状態が決まります。図lの固体,液体,気体間のそれぞれの矢印は、温度を変化させた ときに起こる状態変化の方向を示しています。例えば、コップに水を入れて、25°Cの部屋に数日間置いたところ、水の量が少なくなっていました。これはコップの水面から水が水蒸気に気化することを意味 図1 します。これを( 1 )といいます。大気圧が1気圧であれば、水は100°cにすると水の内部からも気化を起こします。この現象を( 2 )といいます。

問1 文中の( 1 ) , ( 2 )に入る適切な語句をそれぞれ答えなさい。
問2 次のア,イの変化は、どの状態変化によって起こりましたか。図 l のA ~ F からそれ ぞれ選ぴ、記号で答え、変化名も解答例に従って答えなさい。解答例: ウ G 気化

ア 水を冷凍庫に入れたら氷ができた。
イ ドライアイスを空気中に放置すると、ドライアイスのかたまりが無くなった

問3 図2の①~③は、それぞれ固体,液体,気体について文中の下線部の様子を表しています。
次のア~ウは①~③の状態の説明です。ア~ウと①~③の正しい組み合わせと状態名を解答例に従って答えなさい。
解答例: エ 4一固体

ア 粒子の運動が盛んになり、粒子が自由に飛び回っている状態
イ 粒子がぎっしりと規則正しく並んで、いる状態
ウ 粒子が比較的ゆっくりと動いている状態

4 ある温度で、水100 gに国体が最大何g溶けるのかを表したものを溶解度といいます。ある固体Xの溶解度は、表のよう になります。また、水,Xの水溶液それぞれlgを1 ℃上昇させるとき に必要なエネルギーを4.2 J (Jはエネルギーの単位)とします。次の(1)~(5)に答えなさい。数値で答えるものは、必要で あれば四捨五入して、整数で答えなさい。なお、容器などに 熱は吸収されないものとします。

(1) 70 °C におけるXの飽和溶液135gを20 ℃に冷却すると何gのXか析出しますか。
(2) 20 °Cの水60 gを1260 Jのエネルギーで加熱すると、水は何℃になりますか。
(3) 50 °Cの水90 gと20 °Cの水180 gを混ぜると、混ぜた水は何℃になりますか。
(4) 50 °CにおけるXの20%溶液90 gと20 °CにおけるXの飽和溶液180 gを混合した溶液は、過飽和になりXが析出しますか、または不飽和になりますか。解答欄に析出か、不飽和か、どちらかを書きなさい。
(5) (4)の混合溶液について、析出する場合は、析出するXのおもさを、不飽和の場合は、飽和にするのにさらに必要なXのおもさを答えなさい。


【解説と解答】
問1 気化の中で、常温で水面から気体になることを蒸発、100℃でなることを沸騰といいます。
(答え)1 蒸発  2 沸騰

問2 アは液体が固体になるので、Bで凝固、イは固体が気体になるので、Dで昇華です。
(答え)ア Bー凝固 イ Dー昇華

問3 一番分子間距離が大きいのが気体、次が液体、きっちり並んでいるのが固体です。
(答え)ア 1 気体 イ 2 固体 ウ 3 液体

問4
(1)70℃における飽和水溶液はX:水=4:5です。135gですから、Xは135÷9×4=60g 水は75gです。20℃にするとX:水=1:5ですから、75÷5=15g溶けるので、析出するのは60-15=45gです。
(答え)45g

(2)1260J÷4.2=300ですから、300÷60=5℃ したがって20+5=25℃です。
(答え)25℃

(3)90×80+20×180=7200+3600=10800 10800÷(90+180)=40℃
(答え)40℃

(4)90g×0.2=18g 180÷(1+5)=30gですから、Xは合計48g 水は72+150=222gです。
このとき、温度は(3)から40℃ですから、表ではX:水=3:10になります。水222gであれば66.6g解けるはずでまだ48gですから不飽和です。
(答え)不飽和

(5)66.6-48=18.6
(答え)18.6g

「映像教材、これでわかる水溶液」(田中貴)

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