2015年浦和明の星中学の問題です。

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アルミニウム、石灰石、鉄の3種類の物質に、それぞれうすい塩酸または水酸化ナトリウム水溶液を加えたところ、気体を発生してとけました。このときの、とかした物質の重さと発生した気体の体積の関係について調べました。

（実験１）アルミニウム3gにうすい塩酸を加えて全部とかしました。このとき、気体Aが3.6L発生しました。

（実験２）アルミニウム3gに水酸化ナトリウム水溶液を加えて全部とかしました。このとき、気体Bが3.6L発生しました。

（実験３）石灰石25gにうすい塩酸を加えて全部とかしました。このとき、気体Cが5.6L発生しました。

（実験４）鉄7gにうすい塩酸を加えて全部とかしました。このとき、気体Dが2.8L発生しました。

問1　気体A～Dの中で1つだけ異なる気体があります。その異なる気体はどれですか。A～Dで答えなさい。また、その異なる気体の名称を答えなさい。

問2　実験1で発生した気体Aを集めるのに、もっとも適当な方法を下の図から選び、ア～ウで答えなさい。

問3　実験１で発生した気体Cについてあてはまることがらを選び、ア～ウで答えなさい。
ア　空気にふくまれる気体の中で、もっとも量が多い。
イ　水を加熱したときに発生する気体である。
ウ　この気体と水をペットボトルに入れ、ふたを閉じてよくふるとペットボトルがへこむ現象がみられる。
エ　植物が日光に当たったときにつくる気体である。
オ　無色で、つんとした刺激のあるにおいがする気体である。

問4　アルミニウム10gと鉄10gに、それぞれうすい塩酸を加えて全部とかしました。そのとき発生する気体の体積は、アルミニウムと鉄のどちらの方が大きくなりますか。また、その差は何Lですか。

問5　重さの合計が110gになる石灰石と鉄があります。それぞれにうすい塩酸を加えて全部とかしました。このときに発生した気体の体積の合計は30.8Lでした。はじめにあった鉄の重さは何gですか。

問6　うすい塩酸50mLを入れた容器を5つ準備しました。それにアルミニウムを1g、2g、3g、4g、5gと重さを変えて加え、発生した気体の体積をそれぞれはかりました。アルミニウムの重さと発生した気体の体積は蒙のような結果になりました。また、この表の値をグラフに点で示したところ図１のようになりました。このうすい塩酸100mLにアルミニウム20gを加えた場合、とけないで残っているアルミニウムは何gですか。

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【解説と解答】
問１
石灰石に塩酸をかけると、二酸化炭素が発生します。それ以外は全部水素が発生しています。
（答え）C　二酸化炭素

問２
気体Aは水素ですから、水上置換で集めます。
（答え）ア

問３
気体Cは二酸化炭素ですから、ウ。水に溶けるので、外気圧が強くなります。
（答え）ウ　

問４
実験４で鉄を3gにすると、発生する水素は2.8÷7×3＝1.2Lなので、アルミニウムの方が発生し、その差は
3.6－1.2＝2.4Lです。問題は10gで聞いているので2.4÷3×10＝8Lです。
（答え）アルミニウム　8L

問５
全部石灰石であれば110÷25×5.6=24.64L
差は30.8－24.64＝6.16L　鉄は1gについて0.4Lで、石灰石は5.6÷25＝0.224Lですから、
6.16÷（0.4－0.224）＝6.16÷0.176＝35が鉄の重さになります。
（答え）35g

問６
表から1gあたり1.2L増えるはずですが、3gのところで3.0Lになっているので、3.0÷1.2＝2.5gしか溶けないことがわかります。
100mLの場合、その2倍で5gしか溶けないので、溶け残るアルミニウムは20－5＝15gです。
（答え）15g

「映像教材、これでわかる水溶液」（田中貴）

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2014年浅野中学の問題です。

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次の［気体の説明］および［実験1］、［実験2］をもとに、後の（1）～（6）の問いに答えなさい。
［気体の説明］
・気体Aはもっとも軽い気体で、燃料電池に用いられています。
・気体Aと気体Bを体積比で2：1の割合で混合して点火すると、完全燃焼して液体Cのみができます。
・気体Dと気体Eは炭素と水素からできている気体で、どちらも気体Bとある割合で混合して点火すると、完全燃焼して液体Cと気体Fができます。
・気体Fは石灰水に通すと石灰水が白くにごります。
・気体Gは空気中に約80％含まれています。
・気体Gは気体Bと混合して点火しても燃焼しません。気体Gは気体Aとある割合で混合して、特殊な装置で反応させると気体Hが発生します。気体Hは水によく溶け、その水溶液はアルカリ性を示します。
［実験1］
　同じ体積の気体Aと気体Dを混合し、それに気体Bを入れて点火し、完全燃焼します。混合気体と気体Bとが完全燃焼すると、混合気体と気体Bはすべて反応し、液体Cと気体Fのみになっていました。混合気体の体積と、完全燃焼に必要な気体Bの体積を変えて実験すると、［表1］のような結果になりました。

同じ体積の気体Aと気体Dと気体Eを混合し、それに気体Bを入れて点火し、完全燃焼します。混合気体と気体Bとが完全燃焼すると、混合気体と気体Bはすべて反応し、液体Cと気体Fのみになっていました。混合気体の体積と、完全燃焼に必要な気体Bの体積を変えて実験すると、［表2］のような結果になりました。

（1）気体Gと気体Hに当てはまるものを、次のア～コの中からそれぞれ1つずつ選び、その記号で答えなさい。
ア　酸素　　イ　水素　　ウ　アルゴン　　エ　プロパン　　オ　二酸化炭素
力　水蒸気　　キ　塩素　ク　窒素　ケ　メタン　　　コ　アンモニア
（2）［表1］の①に当てはまる数値を答えなさい。

（3）気体Dと気体Bが完全燃焼する時の気体Dと気体Bの体積比を、もっとも簡単な整数で答えなさい。
（4）［表2］の②に当てはまる数値のうち、気体Eにより発生する気体Fの体積は何mLですか。
（5）気体E250mLが完全燃焼する時、必要な気体Bの体積は何mLですか。
（6）気体A150mL、気体D100mL、気体E50mLを混合し、完全燃焼させる時に必要な気体Bは何mLですか。

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（解説と解答）
（１）
まず気体の説明から
Aは水素とわかり、Bは酸素で液体Cは水です。
気体D、Eは炭素、水素でできていて完全燃焼をすると水と二酸化炭素になるので、プロパン、メタンなどのガスが考えられます。
気体Fは二酸化炭素。気体Gは窒素。気体Hはアンモニア。

以上から、
Gは窒素でク、気体Hはコです

（答え）
G　ク　H　コ

（２）表から混合気体と気体Bは4：5の割合で結びついていますから、300×$$\frac{5}{4}$$＝375mLになります。
（答え）
375

（３）
気体Aは気体Bと2：1で結びつきます。混合全体が500mLあったとき、250mLの水素（気体A）に必要な酸素（気体B）は125mL。
使われた酸素は625mLですから、625－125＝500mLが気体Dに使われた酸素です。したがって250：500＝1：2になります。
（答え）
1：2

（４）表から混合気体と気体Fの比は3：4ですから375×$$\frac{4}{3}$$＝500
混合気体はそれぞれ125mLで、表１から気体Aと気体Dの混合気体からはその半分の気体F（二酸化炭素）がでるので、125mLが気体Aと気体Dからですから、残りが気体Eからによります。
500－125＝375
（答え）
375

（５）実験2は混合気体がA：D：E＝1：1：1です。
150mLのとき、50mLの気体Dは（３）から50×2＝100mLの酸素が必要になり、水素は50÷2＝25mLですから、気体Eに必要な酸素の量は375－100－25＝250mLになります。
したがってE：B＝1：5ですから、E250mLを完全燃焼させるのに必要な酸素の量は250×5＝1250mLになります。

（答え）
1250

（５）Aには150÷2＝75mL　Dには100×2＝200mL　Eには50×5＝250mL　の酸素が必要になるので、合計すると525mLになります。

（答え）
525

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2014年晃華学園の問題です。

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濃さのちがう塩酸A、B、Cにある濃さの水酸化ナトリウム水溶液を加えました。混合溶液が中性になるときの体積の関係を調べると、下のグラフのようになりました。次の各問いに答えなさい。

問1　次の（1）～（3）の混合溶液にBTB液を入れたとき、それぞれ何色になるか、答えなさい。

（1）塩酸A20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液
（2）塩酸B20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液
（3）塩酸C20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液

問2　次の（ア）～（カ）の操作の中から、気体が発生するものをすべて選び、記号で答えなさい。
（ア）塩酸A10mLと水酸化ナトリウム水溶液40mLの混合溶液にアルミニウムはくを加える。
（イ）塩酸A10mLと水酸化ナトリウム水溶液20mLの混合溶液に鉄片を加える。
（ウ）塩酸B20mLと水酸化ナトリウム水溶液30mLの混合溶液に鉄片を加える。
（エ）塩酸B20mLと水酸化ナトリウム水溶液20mLの混合溶液に石灰石を加える。
（オ）塩酸C40mLと水酸化ナトリウム水溶液20mLの混合溶液に石灰石を加える。
（カ）塩酸C40mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液にアルミニウムはくを加える。

問3　塩酸A10mLに水を加えて塩酸Bと同じ濃さにするには、何mLの水が必要か、答えなさい。

問4　塩酸A10mLと水酸化ナトリウム水溶液40mLの混合溶液に、塩酸Bを何mL加えると中性になるか、答えなさい。

問5　塩酸B20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液を加熱して蒸発させると、3gの固体が残った。

（1）　塩酸A20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLの混合溶液を加熱して蒸発させたときの結果として、適切なものを次の（ア）～（エ）の中から選び、記号で答えなさい。
　（ア）残る固体は3gよりも少ない　　　（イ）3gの固体が残る
　（ウ）残る固体は3gよりも多い　　　　（エ）何も残らない

（2）　塩酸C40mLと水酸化ナトリウム水溶液20mLの混合溶液を加熱して蒸発させたときの結果として、適切なものを次の（ア）～（エ）の中から選び、記号で答えなさい。
（ア）残る固体は3gよりも少ない　　　（イ）3gの固体が残る
（ウ）残る固体は3gよりも多い　　　　（エ）何も残らない

（3）塩酸A10mLと水酸化ナトリウム水溶液30mLの混合溶液を加熱して蒸発させると、何gの固体が残るか、答えなさい。

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【解答と解説】
グラフから、A：水酸化ナトリウム水溶液＝1：3、B：水酸化ナトリウム水溶液＝2：1、C：水酸化ナトリウム水溶液＝4：1で中和します。

問1
（1）は中和までAが3.333mL必要ですから、酸性になるのでBTBは黄色。
（2）は中和にBが20mL必要ですが、ちょうどなのでBTBは緑。
（3）は中和にCが40mL必要ですが、たりないのでアルカリ性になるからBTBは青です。

（答え）（1）黄　（2）緑　（3）青

問2
（ア）は水酸化ナトリウム水溶液が10mLあまるので、アルミニウムですから水素が発生します。
（イ）は塩酸があまるので、鉄片ですから水素が発生します。
（ウ）は水酸化ナトリウム水溶液があまりますが、鉄ですから反応しません。
（エ）は水酸化ナトリウム水溶液があまりますが、石灰石ですから反応しません。
（オ）は水酸化ナトリウム水溶液があまりますが、石灰石ですから反応しません。
（カ）はちょうど中和するので、反応はありません。

（答え）ア、イ

問3
水酸化ナトリウム水溶液3に対してAは1、Bは6必要ですからAの方が濃いことになります。
6倍にうすめるには5倍の水を入れればいいので、10×5＝50mLです。

（答え）50mL

問4
塩酸A10mLと水酸化ナトリウム30mLが中和しますから、10mLの水酸化ナトリウム水溶液があまるので、Bは20mL必要になります。

（答え）20mL

問5
B20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLはちょうど中和します。したがって食塩だけが3gできることがわかります。

（1）A20mLと水酸化ナトリウム水溶液10mLでは塩酸が余りますが、塩酸に固体は含まれていないのでできる固体は3gちょうどです。
（2）C40mLと水酸化ナトリウム水溶液20mLではC40mLと水酸化ナトリウム10mLがちょうど中和して3gの食塩ができ、さらに水酸化ナトリウム水溶液が10mLあまるので、3gより多い固体が残ります。

（3）A10mLと水酸化ナトリウム水溶液30mLはちょうど中和します。水酸化ナトリウムが3倍になっているので、食塩は3×3＝9gできまます。

（答え）（1)イ　（2）ウ　（3）9g

「映像教材、これでわかる水溶液」（田中貴）

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