気体に関する問題

2019年早稲田実業の問題です。

三角フラスコに二酸化マンガンを入れ,コック付きろうとから過酸化水素水を入れることによって,ある気体Ⅹを発生させました。発生した気体Ⅹは水上置換により集気ぴんに集めました。以下の問1-問5に答えなさい。

問1 次の(ア)~(キ)のうち,気体Ⅹの性質や特徴としてあてはまらないものはいくつありますか。0-7の数字を用いて答えなさい。
    
(ア)無色,無臭である。
(イ)水にあまりとけない。
(ウ)生物が呼吸により取り入れる。
(エ)金属が燃えると,この気体Ⅹが結びつくため,燃える前よりも重くなる。
(オ)人体においては,ヘモグロビンと結びつき,各所へ運ばれる。
(カ)空気よりも重い。
(キ)通常,人のはく息(呼気)では,窒素の次に多く含まれる。

問2 この実験の反応に関して正しいものを,次の(ア)~(ウ)から1つ選び,記号で答えなさい。
(ア)過酸化水素水,二酸化マンガン両方とも,反応前とは違うものに変化している。
(イ)過酸化水素水だけが反応前とは違うものに変化し,二酸化マンガンは変化していない。
(ウ)二酸化マンガンだけが反応前とは違うものに変化し,過酸化水素水は変化していない。

問3 水上置換を行うとき,ふつうは最初に出てくる気体を集めずに捨てます。その理由を25字以内で書きなさい。ただし,句読点も文字数に含みます。

問4 A君とB君は,この実験をそれぞれ次の条件で行いました。発生する気体Ⅹの量について正しいものを,以下の(ア)~(ウ)から1つ選び,記号で答えなさい。ただし,両者ともに温度や気圧の条件はすべて同じとし,気体Ⅹの発生が見られなくなるまで十分に反応させているものとします。

A君:2.7%の過酸化水素水50cm3と二酸化マンガン0.41gを混ぜ合わせた。
B君:2.7%の過酸化水素水50cm3に水をを50cm3加えてから,二酸化マンガン0.41gを混ぜ合わせた。
(ア)発生する気体Ⅹの量は,A君の方が多い。
(イ)発生する気体Ⅹの量は,B君の方が多い。
(ウ)発生する気体Ⅹの量は,両者ほぼ同じである。

問5 次の1,2に答えなさい。ただし,水1cm3の重さは1g,温度や気圧の条件はすべて同じとします。

1 C君は,十分な量の過酸化水素水と二酸化マンガンを反応させて気体Ⅹだけを集気ぴんいっぱいに集め,その重さをはかると519.66gでした。一方,同じ集気ぴんに水を満たして,その重さをはかると771.3gでした。なお,このときの水の体積は252cm3でした。集気ぴんいっぱいに集めた気体Ⅹの重さは何gですか。答のみ書きなさい。

2 C君の部屋(荷物など何もない直方体の空間とします)の寸法が,縦7.5m,横6.4m,高さ2.1mで,この部屋いっぱいに気体Ⅹを満たしたとします。このときの気体Ⅹの重さは何kgですか。ただし,考え方がわかる式も書きなさい。なお,式以外の計算などは解答欄に書いてはいけません。また,計算の途中で割り切れない場合があっても四捨五入をしてはいけません。最終的な答えに小数点以下の部分があれば,小数第1位を四捨五入して整数で答えなさい。

【解説と解答】
問1 発生する気体は酸素です。酸素の性質としてはすべて正しいので0です。
(答え)0
問2 二酸化マンガンは触媒ですから、変わりません。
(答え) イ
問3  三角フラスコ内の空気をまず出します。
(答え)三角フラスコ内の空気が混ざっているから。
問4 水がはいっていても過酸化水素水の量が変わらないので、発生する酸素の量は変わりません。
(答え)ウ
問5
1 集気びんの重さは771.3-252=519.3
酸素の重さは519.66-519.3=0.36g
(答え)0.36
2 252cm3で0.36gです。部屋の体積は750×640×210cm3になるので、最後にkgに直して整数で答えます。
(答え)
式 0.36×{750×640×210}/{252}÷1000=144
答え 144


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