2015年豊島岡女子学園の問題です。
油を多く含むお菓子は酸素と結びつきやすいため、酸素を取り除くための物質（脱酸素剤）が入っていることがあります。鉄は酸素と結びつきやすい性質があるため、脱酸素剤に鉄が用いられることがあります。
あるとき、脱酸素剤の効率をあげる研究のために大型のものを作っていると、脱酸素剤が非常に熱くなっていました。これがきっかけで、携帯用カイロが発明されたそうです。
携帯用カイロには鉄、塩、活性炭などが含まれています。携帯用カイロが熱くなるのは鉄が酸素と結びつくからです。以下の問いに答えなさい。
（1）次のあ～おから正しいものをすべて選び、記号で答えなさい。
あ．油を含むお菓子には必ず脱酸素剤が含まれている。
い．鉄と油を混ぜると反応する。
う．鉄は油よりも酸素と結びつきやすい。
え．お菓子の入った袋を窒素ガスで満たすと、お菓子は酸素と結びつきにくくなる。
お．お菓子を涼しい場所で保存すると、お菓子は酸素と結びつきにくくなる。
（2）鉄の性質として正しいものを次のあ～かからすぺて選び、記号で答えなさい。
あ．うすいりゆう酸に溶ける。
い．うすい水酸化ナトリウム水溶液に溶ける。
う．磁石に引きつけられる。
え．銅よりも熱を伝えやすい。
お．水に浮く。
か．電流を流さない。
携帯用カイロでの鉄と酸素の結びつきの関係は次の通りです。以下の問いに答えなさい。ただし、鉄と酸素以外の反応は起こらないものとします。
（3）携帯用カイロが空気中の酸素と反応して、使用後の重さが使用前と此べて5g増えていました。この携帯用カイロには使用後何gの酸化鉄が含まれているでしょうか。小数点以下第2位を四捨五入して第1位まで答えなさい。
<実験1>ある新品の携帯用カイロから中身を取り出し、その重さが時間とともにどのように変化していくかを調べたところ、次の表のようになりました。
（4）使用前の携帯用カイロに含まれる鉄の割合は何％でしょうか。小数点以下第1位を四捨五入して整数で答えなさい。
<実験2>2つの袋を用意し、それぞれに鉄の割合が60％のカイロの中身17.5gを入れました。さらに、4.9Lの空気を入れたものを袋1)、4.9Lの酸素を入れたものを袋2)として袋を閉じました。以下の問いに答えなさい。ただし、空気は体積比で窒素：酸素＝4：1の気体とします。また、酸素1gの体積は0.7Lとし、鉄と酸化鉄の体積は小さく、考えなくてよいものとします。体積はすべて同じ温度で測定しているものとします。
（5）十分に時間が経過したあと、袋1)と袋2)の体積はそれぞれ何Lになるでしょうか。小数点以下第3位を四捨五入して第2位まで答えなさい。
（6）十分に時間が経過したあと、袋2)の中に含まれるすべての物質の重さの総和は何gでしょうか。小数点以下第2位を四捨五入して第1位まで答えなさい。
【解説と解答】
（１）正しいものを選びます。
すべての油を含むお菓子に脱酸素剤が入っているとは限りません。
鉄と油は反応しません。
鉄は酸素と結びついて酸化鉄になりやすい性質を持っています。
窒素ガスがあれば、酸素とは触れにくいので、酸素と結びつきにくくなります。
涼しい場所で保存しても酸素と結びつきにくくなります。
（答え）うえお
（２）鉄の性質です。
硫酸には溶けますが、水酸化ナトリウム水溶液には溶けません。磁石にひきつけられます。銅の方が熱伝統率は高くなります。水には浮きません。電流は流します。
（答え）あう
（３）７：3で化合する3が増える重さになります。
したがって5×$$\frac{10}{3}$$≒16.7g
（答え）16.7g
（４）52gが最終的な重さなので、52－40＝12ｇ増えています。したがってこれが酸素ですから、鉄は12÷3×7＝28g
28÷40×100＝70％
（答え）70％
（５）
17.5×0.6＝10.5gが鉄ですから、10.5÷7×3＝4.5gまで酸素と反応します。
袋1)は空気ですから、4.9÷5＝0.98Lの酸素が入っているので、0.98÷0.7＝1.4gの酸素が含まれていました。
したがって酸素は全部使われてしまうので、4.9－0.98＝3.92Lの空気が残ります。
袋2）は酸素ですから、4.9÷0.7＝7gの酸素が入っているので、そのうち4.5gが消費されますから、残りは2.5ｇ
4.9÷7×2.5＝1.75Lの酸素が残ります。
（答え）袋1) 3.92 L 袋2）1.75L
（６）
全体の重さは17.5gのカイロと酸素4.9L分、すなわり4.9÷0.7＝7gですから、合計24.5gになります。
袋の中で酸化鉄になりますが、袋の外には出ないので質量は同じです。
（答え）24.5g
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