2021年早稲田中学の問題です。
金属の燃焼について次のような実験を行いました。以下の問いに答えなさい。ただし、実験に使用したステンレスの皿の重さは32gで、熱することで皿の重さは変化しないものとします。
【実験1】
図のようにステンレスの皿にマグネシウムやアルミニウムの粉をのせ、ガスバーナーの強い火で加熱した。すると、それぞれ空気中の酸素と結びついて、マグネシウムは物質Aに、アルミニウムは物質Bになった。このとき、ステンレス皿ごと加熱前後の重さをはかると、表1、表2のようになった。
【実験2】
実験lでは、3班のマグネシウムおよびアルミニウムが加熱不十分であった。3班の加熱後の物質にそれぞれ十分な量の塩酸を加えたところ、どちらも王．2Lの気体Cが発生した。ただし、加熱後に生じた物質Aおよび物質Bと塩酸が反応しても気体Cは発生しないものとする。
問1 実験1で使用した3班のマグネシウムのうち、酸素と結びつかずに残った重さは何gですか。
問2 同じ重さの酸素に結びつくマグネシウムとアルミニウムの重さの比を、最も簡単な整数の比で答えなさい。
問3 マグネシウムとアルミニウムを混ぜた粉が13.5gあります。これを十分に加熱したところ、残った物質の重さは24.5gでした。加熱前の粉の中に含まれていたアルミニウムは何gですか。
l
問4 実験2で発生する気体Cについて述べた文のうち、あやまっているものをすべて選び、記号で答えなさい。
ア 燃料電池の燃料として用いられている。
イ もっとも軽い気体であり、空気中に2番目に多く存在する。
ウ うすい塩酸に庭を加えると発生する。
エ 色やにおいがない。
オ 水に少し溶けて酸性を示す。
問5 マグネシウムを4.5g、アルミニウムを6g混ぜた粉があります。粉に十分な量の塩酸を加えると、実験2の結果から考えて、気体Cは何L発生しますか。
【解説と解答】
問１皿の重さは32gですから、1班は0.6gが1g、2班は1.2gが2.0g 3班は2.7gが3.7g、4班は3.6gが6gに変化しました。
3班だけが3：5になっていないので、【3】＋酸化しないもの＝2.7g 【5】＋酸化しないもの＝3.7gですから【2】＝1.0g 【1】＝0.5gなので、酸化しないものは2.7－0.5×3＝1.2ｇです。
（答え）1.2
問２ 1班のデータでアルミニウムは0.45gが0.85gに、2班のデータで0.9gが1.7gになっているので、アルミニウム：酸化アルミニウム＝9：17ですからアルミニウム：酸素＝9：8 マグネシウム：酸化マグネシウムは3：5ですからマグネシウム：酸素＝3：2＝12：8から同じ酸素に結びつくマグネシウムとアルミニウムの重さの比は12：9＝4：3
（答え）4:3
問３
アルミニウム【9】酸化アルミニウム【17】マグネシウム（3）酸化マグネシウム（5）ですから、【9】＋(3)＝13.5 【17】＋（5）＝24.5
【45】＋（15）＝67.5 【51】＋（15）＝73.5より 【6】＝6 【9】＝9g
（答え）9
問４ 発生するのは水素ですからイとオ。
（答え）イ，オ
問５ 3班のアルミニウムは1.8g、残った重さは2.6gですから
【9】＋反応しないアルミニウム＝1.8g 【17】＋反応しないアルミニウム＝2.6gより
【8】＝0.8g から反応しないアルミニウム＝0.9gです。
アルミニウム0.9gから水素1.2L、マグネシウム1.2gから水素1.2Lが発生します。
マグネシウムから発生するのは4.5÷1.2×1.2＝4.5L
アルミニウムから発生するのは6÷0.9×1.2＝8.0Lですから合計12.5Lの水素が発生します。
（答え）12.5
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