2011年頌栄女子学院の問題です。
物質には水に溶けるものとそうでないものとがあり、溶ける場合もその量は条件によって変わってきます。逆に、条件によっては、水に溶けていた物質が結晶となって出てくる場合もあります。これらの条件について、次の例を通して考えていきましょう。
ある固体を水に溶かす場合、「(1)水の量、(2)水の温度」の条件によって溶かすことのできる固体の量には限界があります。限界を超えた量を水に入れた場合、溶け残りができます。
また、(1)、(2)の条件しだいで、溶けていたものが出てくることもあります。
(1) 溶かすことのできる固体の量は、水の温度が同じならば、水の量に比例する。
(2) 溶かすことのできる固体の量は、水の量が同じならば、水の温度によって変わる。下の表には、2種類の白い固体A、Bについて、100gの水に溶ける最大量が水の温度によってどう変化するかを示した。
これらの事実をもとに、以下の各問いに答えなさい。
問1 60℃の水100gに、固体Aを溶けるだけ溶かしました。潰度は何％ですか。結果は小数第1位を四捨五入して、整数で答えなさい。
問2 80℃の水50gに、固体Aを溶けるだけ溶かしました。
（1）固体Aは何g溶けましたか。
（2）この水溶液を20℃まで冷やしたとき、溶けきれなくなって出てくる結晶は何gですか。
問3 33gの固体Aを80℃の水150gに溶かした水溶液を冷やしていくと、溶けきれなくなった結晶が容器の底にできはじめました。このときの水の温度は何℃ですか。
問１
60°ｃ100gの水にAは110gのAが溶けることは表からわかります。このとき、溶液の重さは100＋110＝210ｇですから、濃度は110÷210×100＝52.38･･･≒52％になります。
（答え）52％
問２
（1）80℃の水に100gにAは170g溶けるので水が50gですからその半分の170÷2＝85g溶けます。
（答え）85g
（2）20℃まで冷やすと、100gの水では32gですから、50gの水では32÷2＝16g溶けます。
したがって85－15＝69gのAが結晶として出てきます。
(答え）69g
問３
150gの水に33g溶けるということは100gの場合は33÷150×100＝22g溶けることになります。表から22g溶けているのは10℃ですから、ここから結晶が出始めます。
(答え）10℃
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次に、水の量を100g、150g、200g、…とし、それぞれに国体の水酸化ナトリウム1.2gを加えて混ぜたときの温度を測りました。その結果を示したものが表2です。
次の各問いに答えなさい。
(1) 水酸化ナトリウム1.2gを水200gに加えてよくかき混ぜたときに、水よう液の高くなる温度を答えなさい。
（2）水酸化ナトリウム3.2gを水500gに加えてよくかき混ぜたときに、水よう液の高くなる温度を答えなさい。
塩酸に固体の水酸化ナトリウムを加えてよくかき混ぜると、次の2つの変化が起こります。
（ア）国体の水酸化ナトリウムが水にとけるときに熱が出て、水よう液の温度が高くなる。
（イ）酸性の塩酸とアルカリ性の水酸化ナトリウム水よう液が混ざって、たがいの性質を打ち消し合うときに熱が出て、水よう液の温度が高くなる。
なお、水よう液1gの温度を1℃高くするための熱の量は、水よう液の種類には関係なく一定です。
あるこさの塩酸200gに固体の水酸化ナトリウムを0.5gずつ加えてよくかき混ぜ、温度を測りました。その結果を示したものが次の図です。
次の各問いに答えなさい。
（3）温度変化を示した上の図について、次の1～5の中から正しいものを1つ選び、番号で答えなさい。
1 水よう液が酸性を示すのは、図の点Bから点Cまでである。
2 水よう液が酸性を示すのは、図の点Aから点Cまでである。
3 水よう液がアルカリ性を示すのは、図の点Aから点Bまでである。
4 水よう液がアルカリ性を示すのは、図の点Aから点Cまでである。
5 点Aでは酸性を、点Bでは中性を、点Cではアルカリ性をそれぞれ示す。
（4）この実験で用いた塩酸の量を100gにして、固体の水酸化ナトリウムを4.0gとかしたときの水よう液のおよその温度〔℃〕として正しいものを、次の1～5の中から1つ選び、番号で答えなさい。はじめの温度は21.5℃とします。
1 30 2 32.5 3 35 4 37.5 5 40
（5）この実験で用いた塩酸200gと、2.0gの水酸化ナトリウムをとかしてある水よう液300gを混ぜたとき、水よう液の温度が何℃高くなるかを求め、もっとも近いものを次の1～5の中から1つ選び、番号で答えなさい。ただし、用いた水よう液はどちらも同じ温度のものとします。
1 1.4 2 2.4 3 3.5 4 4.0 5 5.0
