水溶液に関する問題

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2020年開成中学の問題です。

お湯につけたティーバッグから紅茶の成分がとけ出すようすに興味を持ち,食塩と水を用いて,固体が水にとけるようすを2種類の実験を通して調べることにしました。
[実験1]
茶葉の代わりに食塩をティーバッグに入れて,ビーカーに入れた水の中に静かにつるすと,「もやもやしたもの」が見えて,食塩が水中にとけ出すようすが観察されました。

問1 この実験において,食塩が水にとけ出すときの「もやもやしたもの」は,水中のどの方向に広がっていくでしょうか。もっとも近いものを,次のア~エの中から一つ選び,記号で答えなさい。

問2 食塩水は中性であるため,リトマス紙の色を変化させません。赤色リトマス紙を青色に変化させる水よう液を,次のア~オの中からすべて選び,記皆で答えなさい。

 ア 砂糖水 イ うすいアンモニア水 ウ 石灰水 エ 炭酸水 オ うすい塩酸

[実験2]水にとける食塩の重さや,できた水よう液の体積をくわしく調べることにしました。200mLのメスシリンダーの中に250Cの水100.OmLを入れて,ガラス棒でよくかきまぜながら,食塩を少しずつ加えていきました。加えた食塩の重さと,メスシリンダーで読み取った体積の関係は下の表のようになりました。ただし,水の体積1.0mLの重さは1.0gであるものとします。

 状態⑥になったとき,よくかき混ぜても固体の食塩がとけきれずにわずかに残りました。
 そこで,このときに加えた食塩の重さを,水100.0mLにとける限界の重さとみなしました。

問3 状態⑥から状態⑦にかけては,とけきれなくなった固体の食塩の体積分メスシリンダーで読み取った体積が増えています。ここから,固体の食塩の体積1.0cm3の重さは何gとわかりますか。割り切れない場合は,四捨五入して小数第一位まで求めなさい。

問4 状態⑤の食塩水を加熱して40.0gの水を蒸発させた後,水よう液を25℃にしたとすると,とけきれなくなって残る固体の食塩は何gですか。割り切れない場合は,四捨五入して小数第一位まで求めなさい。

問5 [実験2]の結果について,横軸に「水に加えた食塩の重さ」を,縦軸に「メスシリンダーで読み取った体積の『状態①』からの増加分」をとって,グラフを作るとどのような形になりますか。もっとも近いものを,次のア~エの中から一つ選び,記号で答えなさい。なお,グラフにおける点線(・・・)は直線を表しています。

問6 以上の[実験1]と[実験2]の結果から確認できることや考えられることとして,正しいものを,次のア~オの中からすべて選び,記号で答えなさい。

ア 食塩が水にとけていくとき,水よう液の体積は増えていく。
イ 水に食塩を加えてとかすと,できた水よう液の体積は,とかす前の水の体積と食塩の体積の和よりも小さくなる。
ウ 水に食塩を加えてとかすと,できた水よう液の重さは,とかす前の水の重さと食塩の重さの和よりも小さくなる。
エ 食塩は水の温度を上げても,水にとける重さはほとんど変わらない。
オ 状態①から状態⑥に向かって,食塩水の体積1.0mLの重さは増えていく。

【解説と解答】
問1 食塩は水より比重が重いので、下に落ちていきます。
(答え)イ
問2 アルカリ性の水溶液ですから、アンモニア水と石灰水。
(答え)イ,ウ
問3 ⑥と⑦の違いでみると、重さが24g増加し、体積が11cm3増えているので24÷11=2.1818・・・より2.2g。
(答え)2.2
問4 25℃の水100mlに溶ける食塩の量を36.0gとしています。水が60mLになり、解けきる重さは21.6gになります。
⑤には30.0g溶かしていましたから、溶け残るのは30-21.6=8.4gです。
(答え)8.4
問5 ①から②へは1gあたり0.2cm3増えています。②から③へは1gあたり0.4cm3増えています。また溶けきれなくなると体積の増え方は大きくなりますからグラフはウ。
(答え)ウ
問6 食塩が溶けていくと水の体積は増えます。溶けている間は体積は水と食塩の体積の和よりも小さくなります。また溶けている間は食塩水の1mLあたりの重さは増えていきます。
(答え)ア,イ,オ

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