2014年豊島岡中学の問題です。
金属は、酸に溶かすと水素を発生し、酸素と反応すると酸化物という物質に変わります。次の反応条件を読んで以下の問いに答えなさい。
金属と酸との反応
● 鉄56gを十分な量の酸に溶かすと22.4Lの水素が発生する。
● アルミニウム28gを十分な量の酸に溶かすと33.6Lの水素が発生する。
金属と酸素との反応
● 鉄は使われる酸素の量の違いにより、黒色または褐色の酸化物になる。
【1】 鉄56gに酸素11.2Lが使われると、黒色の酸化物のみが72gできる。
【2】 鉄56gに酸素16.8Lが使われると、褐色の酸化物のみが80gできる。
● アルミニウム28gに十分な量の酸素が使われると、52gの酸化物ができる。
（1）同じ重さの鉄とアルミニウムを別々に十分な量の酸に溶かしたとき、アルミニウムから発生した水素の体積は、鉄から発生した水素の体積の何倍になりますか。小数点以下第1位を四捨五入して整数で答えなさい。
（2）同じ重さの鉄とアルミニウムを別々に酸素と反応させたら、鉄はすべて黒色の酸化物に、アルミニウムもすべて酸化物に変わりました。アルミニウムに使われた酸素の体積は、鉄に使われた酸素の体積の何倍になりますか。小数点以下第1位を四捨五入して整数で答えなさい。
（3）同じ重さの鉄とアルミニウムを別々に酸素と反応させたら、鉄はすべて褐色の酸化物に、アルミニウムもすべて酸化物に変わりました。アルミニウムに使われた酸素の重さは、鉄に使われた酸素の重さの何倍になりますか。小数点以下第1位を四捨五入して整数で答えなさい。
（4）鉄を酸素と反応させたとき、鉄はすべて反応し、黒色と褐色の酸化物ができました。このときの黒色と褐色の酸化物の重さの比は1：1でした。黒色の酸化物に変化した鉄の重さは、はじめにあった鉄の重さの何％ですか。小数点以下第1位を四捨五入して整数で答えなさい。
（5）黒色の鉄の酸化物とアルミニウムを重さの比1：1で混ぜたものを酸素と反応させたとき、褐色の鉄の酸化物とアルミニウムの酸化物ができました。反応した酸素の重さは反応前のアルミニウムの重さの何倍になりますか。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）次のあ～かの文章の（ ）には、「酸」または「酸素」のいずれかの言葉が入ります。「酸」が入る文章をすべて選び、記号で答えなさい。
あ.石灰石に（ ）を反応させると、二酸化炭素が発生する。
い.水素と（ ）を反応させると、水ができる。
う.BTB溶液に（ ）を加えると、水溶液は黄色であった。
え.過酸化水素に二酸化マンガンを加えると、（ ）ができる。
お.硫黄と（ ）を反応させると、酸性雨の原因物質ができる。
か.水に（ ）を加えると、電気が流れるようになった。
【解説と解答】
（１）
鉄56gから22.4Lの水素が発生し、アルミニウム28gから33.6Lの水素が発生するので、アルミニウム56gからは67.2Lの水素が発生します。
したがって67.2÷22.4＝3
（答え）3倍
（２）
鉄56gが黒色の酸化物72gに変わるので、このとき使われた酸素の重さは72－56＝16gになります。
一方アルミニウム28gは52gの酸化物に変わるので、56gの場合は104ｇになるから、酸素の重さは104－56＝48gになります。
したがって48÷16＝3倍
（答え）3倍
（３）
今度は鉄が褐色の酸化物に変わりました。褐色の酸化物は鉄56gに対して80gできますから、酸素の重さは80－56＝24g
（２）からアルミニウムは48gですから、48÷24＝2倍
（答え）2倍
（４）酸化物の重さが黒色：褐色＝1：1でした。
黒色の酸化物が720gできるとき、鉄は56×10＝560g
褐色の酸化物が720gできるとき、鉄は56×9＝504ｇ
したがってもとの鉄の重さは黒色：褐色＝10：9です。
10÷19＝0.5263･･･ より53％
（答え）53％
（５）鉄が56gで黒色が72g、褐色が80gですから、黒色の酸化物は褐色の酸化物にすると、あと8ｇだけ酸化することができます。
72と28の最小公倍数は、504なので、ともに504g用意すると、
褐色の酸化物は560gでき、アルミニウムの酸化物は936gできます。
このとき反応した酸素は560－504＝56gと936－504＝432gですから、合計で432＋56＝488g
もとのアルミニウムは504gですから、488÷504＝0.9682･･･
（答え）0.97倍
（６）
あ 石灰石に酸をまぜると二酸化炭素が発生します。
い 水素と酸素をまぜると水ができます。
う BTB液に酸を加えると、水溶液は黄色になります。
え 過酸化水素水に二酸化マンガンを加えると酸素が発生します。
お 硫黄と酸素をまぜると、酸性雨の原因物質になります。
か 水に酸を加えると、電気がながれるようになった。
ということなので、酸が入るのはあ、う、か
（答え）あ、う、か
「映像教材、これでわかる水溶液」（田中貴）
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