気体の発生に関する問題

2013年浅野中学の問題です。


次の文章を読んで、後の(1)~(7)の問いに答えなさい。

 塩酸にアルミニウムを加えると気体Aが発生します。この反応を調べるために、36.5%の塩酸60gを入れた容器をいくつか作り、加えるアルミニウムの重さを変えて、発生する気体Aの体積を調べる実験を行い、[表1]のような結果を得ました。

 次に、アルミニウムによく似たマグネシウムという金属を塩酸に加え、気体Aが発生するときの反応を調べるために、36.5%の塩酸30gを入れた容器をいくつか作り、加えるマグネシウムの重さを変えて、発生する気体Aの体積を調べる実験を行い、[表2]のような結果を得ました。

[表1] 36.5%の塩酸60gとアルミニウムの反応

[表2] 36.5%の塩酸30gとマグネシウムの反応

(1)気体Aは何ですか。名前を漢字で答えなさい。

(2)塩酸とは塩化水素という気体を溶かした水溶液です。実験に用いた36.5%の塩酸60g中には何gの塩化水素が溶けていますか。小数第一位まで求めなさい。

(3) [表1]のアに入る数値を答えなさい。

(4)[表2]のイに入る数値を答えなさい。

(5)アルミニウム15gを使った実験ではアルミニウムが溶け残りました。溶け残ったアルミニウムの重さは何gですか。小数第一位まで求めなさい。

(6)36.5%の塩酸60gにマグネシウム6gを加えたところ、気体Aが発生し、マグネシウムがすべて溶けました。反応後の液体にアルミニウム10gを加えたところ、気体Aが発生し、アルミニウムが溶け残りました。溶け残ったアルミニウムの重さは何gですか。小数第一位まで求めなさい。

(7)36.5%の塩酸60gにアルミニウム15gを加えて気体Aを発生させたのち、残った液体をろ過し、溶け残ったアルミニウムを取り除き、ろ液を蒸発皿に入れて加熱したところ、白い固体が26.7g残りました。

 アルミニウムと塩酸の中の塩化水素が反応するとき、塩酸に含まれる水は反応しません。また反応によって水ができることもありません。反応によって作られる物質は、「体積を調べた気体A」と「重さを調べた白い固体」だけです。変化の前のアルミニウムと塩化水素の重さの合計が、変化した後の気体Aと白い固体の重さの合計に等しいことに注目して、発生した気体Aは1gあたり何cm3の体積を占めるのかを答えなさい。


(1)アルミニウムに塩酸を加えると、水素が発生します。
(答え)水素

(2)60×0.365=21.9gになります。
(答え)21.9g

(3)表1では最大7128cm3の水素が発生します。アルミニウム5gのときは1gの5倍になるので、1320×6=6600cm3ですが、これは7128cm3より小さいのでアは6600cm3です。
(答え)6600cm3

(4)表2では最大3564cm3の水素が発生します。マグネシウム1gのときの5倍は990×5=4950cm3になり、これは3564cm3を超えているので、すでに最大に達しています。したがって3564cm3になります。
(答え)3564cm3

(5)7128÷1320=5.4なので、この塩酸60gにちょうど反応するアルミニウムの重さは5.4gです。
したがって15-5.4=9.6gのアルミニウムが溶け残ります。
(答え)9.6g

(6)3564÷990=3.6なので、この塩酸30gにちょうど反応するマグネシウムの重さは3.6gです。
塩酸60gを使った場合は7.2gですが、マグネシウムは6gしか使っていないので塩酸は
60×(6÷7.2)=50gしか使われていません。したがって塩酸10gが残っています。
塩酸10gと反応するアルミニウムは5.4÷6=0.9gですから、10-0.9=9.1gのアルミニウムが溶け残ります。
(答え)9.1g

(7)塩酸60gに含まれる塩化水素は(2)から21.9gです。これに反応するアルミニウムは5.4gですから、溶け残ったアルミニウムをとりのぞくと合計で21.9+5.4=27.3gになります。
このうち白い固体が26.7gですから水素は27.3-26.7=0.6gが水素の重さになります。
5.4gと塩酸60gで出る水素は7128cm3ですから、7128÷0.6=11880cm3が水素1gあたりの体積になります。
(答え)11880cm3

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