アルコールと燃焼

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2011年 灘中学の問題です。


アルコールには燃料に用いられるものや、飲用、消毒用など、いろいろな種類のアルコールがあります。いま、種類の異なるアルコールAとBがあり、AとBのどちらのアルコールも燃やすと二酸化炭素と水だけができます。AとBのそれぞれ4gを燃やしたときにできる二酸化炭素と水の重さ、およびそのときに使われた酸素の重さを調べると、表1のようになりました。
次に、二酸化炭素、酸素、ちっ素について、それぞれの気体3L(リットル)の重さを調べると表2のようになりました。

 空気を、体積でちっ素が80%、酸素が20%の割合で混ざった気体と考えて、問いに答えなさい。ただし、気体の体積はすべて同じ条件ではかりました。

問1 二酸化炭素に関する次の文ア~オのうち、内容にまちがいがあるものをすべて選んで記号で答えなさい。
ア 二酸化炭素は酸素より重い気体である。
イ ものが燃えると、必ず二酸化炭素ができる。
ウ 石灰石を水に入れてかき混ぜ、その上澄み液をとり、この上澄み液に二酸化炭素を通じると白くにごる。
エ 二酸化炭素は水に溶け、炭酸水になる。
オ 二酸化炭素は水酸化ナトリウム水溶液に吸収される。

問2 表1のxにあてはまる数を答えなさい。
問3 4gのアルコールAを燃やすのに必要な量の酸素をふくむ空気の体積は何Lですか。
問4 空気3Lの重さは何gですか。
問5 アルコールAとBの混合物4gを燃やすのに酸素8.52gが必要でした。この混合物4g中にアルコールAは何gふくまれていますか。
問6 1gのアルコールBを20IJの空気を用いて燃やし、燃やしたあとの気体を乾燥剤に通して水分を除いたのち、集めました。集めた気体の体積は何Lになりますか。


問1
イとウが違います。例えば、水素は燃えると水になります。炭素を含む物質が燃えると二酸化炭素ができます。ウは石灰石を水にいれても石灰水にならないので、間違いです。
(答え)イ・ウ

問2
燃やした重さ+酸素=二酸化炭素+水になっています。
したがって4+9.6-8.8=4.8gになります。
(答え)4.8g

問3
4gのAを燃やすのに必要な酸素は6gです。酸素は3Lで4gですから、
6÷4×3=4.5Lの酸素が必要になります。
酸素は空気の20%ですから、4.5÷0.2=22.5L
(答え)22.5L

問4
空気3Lには窒素が80%と酸素が20%含まれます。
したがって3L×0.8=2.4Lの窒素と0.6Lの酸素の重さを計算します。
窒素は3Lで3.5gですから、3.5÷3×2.4=2.8g
酸素は3Lで4gですから4÷3×0.6=0.8g
合計は2.8+0.8=3.6g
(答え)3.6g

問5
アルコールAを1g燃やすのに必要は酸素は6÷4=1.5g
アルコールBを1g燃やすのに必要な酸素は9.6÷4=2.4gです。
全部がBであれば9.6g必要ですが、8.52gだけなので
(9.6-8.52)÷(2.4-1.5)=1.2がAです。
(答え)1.2g

問6
1gのアルコールBを燃やすのに必要な酸素は2.4gです。
一方20Lの空気には20×0.2=4Lの酸素があります。
酸素は3Lで4gですから4÷3×4=16/3gの酸素がありますから、すべて燃焼します。
そうするとできる二酸化炭素は8.8÷4=2.2g
残った酸素は16/3-2.4=44/15g
2.2gの二酸化炭素は2.2÷5.5×3=1.2L
44/15gの酸素は 44/15÷4×3=2.2L
窒素が20L×0.8=16L残っているので気体の合計は
16+1.2+2.2=19.4Lになります。
(答え)19.4L


「映像教材、これでわかる水溶液」(田中貴)

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