各校の入試問題から」カテゴリーアーカイブ

金属の反応に関する問題

2025年早稲田中学の問題です。

塩酸に金属を加えたときの変化について、以下の問いに答えなさい。

 ある濃さの塩酸Aに鉄片を入れると、鉄片は気体Ⅹを発生しながら溶けます。この反応における「鉄片の重さ」、発生する「気体Ⅹの体積」、気体Xの発生が終わった後の液を蒸発させて「残った固体の重さ」の関係を調べました。このとき行った実験の操作は次の通りです。
  操作① 塩酸Aを40cm3入れたある容器に、重さをはかった鉄片を入れた。
  操作② 発生した気体Ⅹを集め、その体積を測定した。
  操作③ 気体Ⅹの発生がすべて終わった後、容器の中にあるものすべてを別の容器に移した。
  操作④ その容器を弱火で熱し、液をすべて蒸発させて残った固体の重さを測定した。
  操作⑤ 様々な重さの鉄片で操作①~④を繰り返した。

 測定結果を次のように表にまとめました。

問1 粉状のものをはかるときの一般的な電子てんぴんの使い方として.最もふさわしい説明文を選び、記号で答えよ。
ア 電子てんぴんのゼロ点調節ボタンを押し、表示を0gにしてから、電子てんぴんの上に紙をのせ、はかりたいものを少しずつのせる。
イ 電子てんぴんのゼロ点調節ボタンを押し、表示を0gにしてから、はかりたいものを少しずつのせる。
ウ 電子てんぴんの上に紙をのせ、はかりたいものを少しずつのせる。
エ 電子てんぴんの上に紙をのせ、重さを記録してから、はかりたいものを少しずつのせる。
オ 電子てんぴんの上に紙をのせ、ゼロ点調節ボタンを押し、表示を0gにしてから、はかりたいものを少しずつのせる。

問2 気体Ⅹと同じ気体を発生する実験操作はどれか。最もふさわしいものを選び、記号で答えよ。
ア 塩酸に銅片を入れる。
イ 塩酸に石灰石を入れる。
ウ お酢に鉄片を入れる。
エ お酢に石灰石を入れる。
オ 水酸化ナトリウム水溶液にアルミニウム片を入れる。
力 水酸化ナトリウム水溶液に鉄片を入れる。

問3 60cm3の塩酸Aに、鉄片は最大で何gまで溶けるか。また、そのとき発生した気体Xの体積は、何cm3か。

問4 60cm3の塩酸Aに、鉄片2.0gを入れたあと、操作③と④を行った。容器に残った固体の重さは、何gか。

問5 容器に塩酸Aの2倍の濃さの塩酸を(Y)cm3入れ、そこに鉄片1.0gを入れた。このとき、鉄片は溶け残り、気体Ⅹは210cm3発生した。Yの値を答えよ。

【解説と解答】

問1 電子てんびんの場合、紙をのせたあと、いったん表示を0にして、それから少しずつはかりたいものを載せます。
(答え)オ
問2 鉄片に塩酸をかけると、水素が発生します。水素が発生する反応はオです。
(答え)オ
問3 鉄片に塩酸をかけると、水素が発生して、塩化鉄ができます。表を見ると、鉄片の重さが0.7gまでは比例していますが、0.8gでは期待の発生が止まっていて、残った固体が0.1g増えているので、この0.1gは鉄です。したがってこの反応では鉄0.7gと塩酸40cm3が過不足なく反応し、気体が280cm3、塩化鉄が1.54gできます。塩酸60cm3にすると、1.5倍ですから、鉄は0.7×1.5=1.05g。気体は280×1.5=420cm3。
(答え)鉄片1.05 気体X 420
問4 塩酸60cm3に反応する鉄は1.05gですから、1.05×2.2=2.31gの塩化鉄と、2-1.05=0.95gの鉄が残るので、合計2.31+0.95=3.26gの固体が残ります。
(答え)3.26
問5鉄1.0gが完全に反応すると、280×10/7=400cm3の気体が発生しますが、210cm3だけなので、鉄は1×210/400=0.525gが反応しました。
鉄0.525gに反応する塩酸Aは40×0.525/0.7=30cm3ですから、2倍の濃さであれば15cm3になります。
(答え)15


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石灰に関する問題

2025年桜蔭中学の問題です。

石灰水に炭酸水を加えると、はじめに白いにごりが生じ、さらに炭酸水を加えていくと、にごりがうすまっていきます。この現象について図書館で調べたところ、以下のことがわかりました。

石灰水は水酸化カルシウムの水溶液です。石灰水に二酸化炭素をふきこむと、水酸化カルシウムが水中で二酸化炭素と結びっいて、水に溶けにくい炭酸カルシウムに変化し、白くにごります。さらに二酸化炭素をふきこみ続けると、炭酸カルシウムが水中で二酸化炭素と結びついて、水に溶けやすい炭酸水素カルシウムに変化し、白いにごりが消えます。また、固体の炭酸カルシウムを強く加熱すると、酸化カルシウムに変化します。酸化カルシウムを水に入れると、水酸化カルシウムに変化し、石灰水ができます。
名前に「石灰」と付くさまざまなものはカルシウムを答み、利用価値の高いものがあります。以下にいくつかの例を挙げます。
石灰石は水に溶けにくいものですが、細かくくだいて酸性の液体に入れるとその酸性を弱め、二酸化炭素が発生します。この性質を利用し、温泉の成分によって強い酸性を示す河川で、その酸性を弱めるために使われています。また、水に溶けにくいことから、土のグラウンドに白線を引くためにも使われます。石灰石のもととなる石灰岩は、日本でもさまざまな場所で採れます。
消石灰と呼ばれる白い固体は、時間がたつと空気中の二酸化炭素と少しずつ結びつき、水に溶けにくく、かたくて燃えにくいものへと変化します。これを利用した建築素材に漆喰とよばれるものがあり、古い民家や土蔵などのかべとして使われています。
生石灰と呼ばれる白い固体は、水と結びつくと消石灰へと変化し、発熱します。この性質は、駅弁を温める仕組みなどに利用されています。

問1 石灰水と炭酸水を、赤色リトマス紙と青色リトマス紙にそれぞれ1滴ずつたらしました。リトマス紙はどのようになりますか。つぎのア~ウからそれぞれ選び、記号で答えなさい。
ア。赤く変化する     イ。青く変化する     ウ。変化しない
問2 石灰水と炭酸水をそれぞれ蒸発皿に入れたものを加熱し、水を蒸発させた蒸発皿の様子を観察しました。蒸発皿の様子として正しいものを、つぎのア~ウからそれぞれ選び、記号で答えなさい。
ア。何も残らない     イ、白い固体が残る    ウ。黒い固体が残る
問3 ①石灰石、②消石灰、③生石灰はつぎのア~エのどれか、それぞれ記号で答えなさい.
ア.酸化カルシウム            イ.水酸化カルシウム
ウ.炭酸カルシウム           エ.炭酸水素カルシウム
問4 石灰岩が作られる主な要因をつぎのア~オから1つ選び、記号で答えなさい。
ア.火山からふき出した火山灰が積もった
イ.火山からふき出した溶岩が冷えて固まった
ウ.貝やサンゴの死がいが海底に積もった
エ.枯れた植物が海底に積もった
オ.河川で上流から運ばれた砂やどろが河口付近に積もった

【解説と解答】

問1 石灰水はアルカリ性、炭酸水は酸性です。
(答え)
石灰水 赤色リトマス紙 イ 青色リトマス紙 ウ
炭酸水 赤色リトマス紙 ウ 青色リトマス紙 ア

問2 石灰水は水酸化カルシウムが溶けているので、白い固体が出てきます。炭酸水は二酸化炭素が溶けているので、何も残りません。
(答え)石灰水 イ 炭酸水 ア
問3
石灰石は、酸性の液体に入れると二酸化炭素が発生するので、ウの炭酸カルシウム。消石灰は二酸化炭素と結びついて炭酸カルシウムを作るので、イの水酸化カルシウム。
生石灰は水と結びつくと、消石灰である水酸化カルシウムになるので、酸化カルシウムでア。
石灰石を1000℃で熱すると生石灰になり、それに水を入れると、消石灰になります。
(答え)① ウ ② イ ③ ア

問4
石灰岩は貝やサンゴの死骸が海底に積もってできます。
(答え)ウ

問題文をちゃんと読めばわかる、という問題ではあるものの、やはりこの辺で力の差を見るようです。


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力のつりあいに関する問題

2024年洗足学園第1回の問題です。

園子さんは、図1のようなモービルのつりあいに興味を持ち、実験をしました。実験で使用する棒や糸の重さや太さは無視できるものとし、棒や円盤はおもりをつるしても、変形したり角度が変化したりしないものとします。また、必要であれば、図2の三角形の対応する辺の長さの比を使用しなさい。小数第2位以下がある場合は、四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

【実験1】
図3のように、はしから3cmのところでいろいろな角度に曲げて固定できる9cmの棒の両端に、様々な重さのおもりをつるした。棒が静止したときの角A、角Bの大きさ、おもりC、Dの重さを記録し、その結果を表1にまとめた。図のL1、L2は、支点を通る水平面におもりC、Dをつるしている糸の延長線がぶつかる点と、支点との距離を表している。 L1やL2を『おもりと支点の水平方向の距離』とする。

(1) 表1の(あ)に当てはまる数値を答えなさい。

(2) 実験1-2および実験1-3のL1の長さはそれぞれ何cmですか。

(3)【実験1】の結果から園子さんは、棒が静止しているとき、『おもりと支点の水平方向の距離』と『おもりの重さ』に関係があると気づきました。どのような関係があるか、[L1]、[L2]、「重さ」を用いて文章で答えなさい。

(4) 表1の(い)に当てはまる数値を答えなさい。

園子さんは【実験1】の結果をもとに、図4のようなモービルをつくりました。棒は【実験1】で使用した棒を2本と、真ん中でいろいろな角度に曲げて固定できる9cmの棒を1本使用しました。

(5) 図4の角Eが次の①、②の角度で静止しているとき、F~Hはそれぞれ何gですか。

① 30度 ② 60度

園子さんは図5のように、壁に中心を固定してなめらかに回転できるようにした円盤を用いて同様の実験ができると考えました。円盤の半径を10cmとします。

【実験2】
おもりJを円盤のふちにつるし、おもりJが動かないように、もう1つのおもりKを円盤の中心から長さL3の位置につるした。このときの角Iの大きさ、おもりJ、Kの重さ、L3の長さをはかり、その結果を表2にまとめた。

(6) 表2の(う)、(え)に当てはまる数値を答えなさい。

【解説と解答】
モービルのつりあいは、棒の重さを無視できる場合、支点からの水平距離×重さが等しくなればつりあいます。

(1)角度がともに0°であれば、水平距離はL1=3cm、L2=6cmですから、3×(あ)=6×15=90より(あ)=30g
(答え)30g

(2)角度が同じであればL1:L2=1:2になるので、図2からL1:3=1.7:2ですからL1=3×1.7÷2=2.55≒2.6・・・から2,6cm
これも角度が同じですが、45°ですから、直角二等辺三角形になるのでL1:3=1:1.4からL1=3×1÷1.4=2.14≒2.1cm
(答え)(実験1−2)   2.6cm   (実験1−3) 2.1cm

(3)L1×Cの重さ=L2×Dの重さです。
(答え)L1とおもりCの重さの積はL2とおもりDの積に等しい。

(4)51:15=17:5ですからL1:L2=5:17です。Aが60°ですから、L1=3÷2=1.5cmなので、L2=5.1cmです。したがって角Bは図2の右側の三角形になり30°です。
(答え)30°

(5)① 角Eが30°であれば、L1=L2ですからH=30g その上のモービルにかかる重さは30×2=60g
上のモービルはL1:L2=1:2ですから左端にかかる重さは60×2=120g。それをF:G=1:2に分けるので、F=120÷(1+2)×1=40g G=120−40=80g
(答え)F 40g G 80g H 30g

② 角Eが60°になるとL1;L2=1:1.7になるので、30×1.7÷1=51gがH。その上のモービルにかかる重さは51+30=81g
このモービルの左端の重さは81×2=162g 162gをF:G=1:2に分けるので、F=162÷(1+2)×1=54g G=162ー54=108g
(答え)F 54g G 108g H 51g

(6)実験2−1では、重りの比がJ:K=1:2になっているので、Kの水平距離は5cmです。L3=10cmですから、2:1になるので角I=60°です。
実験2−2では、8cmで30°ですから水平距離の比は、図2の右側の三角形と同じで、その比は2:1.7ですから、水平距離は8÷2×1.7=6.8cmです。
10×17=6.8×(え)ですから(え)=170÷6.8=25g
(答え)(う) 60 (え)25

解説動画



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