2019年度　早稲田中学２回目過去問【理科】大問２解説

問題ＰＤＦ
都市ガスの成分である２種類の気体Ａ、Ｂ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、空気には窒素と酸素が４：１の割合で含まれており、
気体の体積はすべて同じ状態で測定しているものとします。
なお、この問題では重さをｍｇ（ミリグラム）という単位で表します。

【実験１】
図のように、プラスチックのとう明な容器に石灰水をみたし、水そうに入れた石灰水にさかまさに立て、10ｃｍ³の気体Ａと150ｃｍ³の空気をこの容器に入れた。次に点火装置で火花をとばし、気体Ａを完全に燃やしたところ、残った気体の体積は130ｃｍ³であった。さらに、このとき石灰水中に生じた白い固体の重さを測ると45ｍｇであった。

【実験２】
10ｃｍ³の気体Ｂと300ｃｍ³の空気をこの容器に入れて、【実験１】と同様に完全に燃やしたところ、残った気体の体積は250ｃｍ³であった。また、石灰水中に生じた白い固体の重さを測ると135ｍｇであった。

問１
以下の文章はこの実験について説明したものです。
空欄（　①　）～（　③　）にふさわしい気体をア～オからそれぞれ選びなさい。
また、（　④　）にあてはまる数値を答えなさい。

気体ＡとＢを完全に燃やすといずれも元の気体はなくなり、水と（　①　）が発生する。
発生した水は室温で液体となり、（　①　）は石灰水にすべて吸収される。
よって、残った気体の中に水と（　①　）は含まれていない。
また空気中に含まれる（　②　）は反応しないので反応の前後で（　②　）の体積は変化しない。
これより実験１で10ｃｍ³の気体Ａと反応した（　③　）の体積は（　④　）ｃｍ³と求められる。

ア：アンモニア　イ：塩化水素　ウ：酸素　エ：窒素　オ：二酸化炭素

問２
10ｃｍ³の気体Ｂを完全に燃やすのに空気は少なくとも何ｃｍ³必要ですか。

問３
気体Ａと気体Ｂを混ぜて10ｃｍ³とし、同じ装置で完全に燃やしました。
その後、石灰水中の白い固体の重さを測ると72ｍｇでした。
この気体10ｃｍ³に気体Ａは何ｃｍ³含まれていますか。
また、この気体10ｃｍ³を完全に燃やすのに空気は少なくとも何ｃｍ³必要ですか。

（２）250ｃｍ³
前問と考え方は同じ。
気体Ｂ10ｃｍ³＋酸素60ｃｍ³＋窒素240ｃｍ³⇒窒素240ｃｍ³＋酸素10ｃｍ³
気体Ｂ10ｃｍ³を完全に燃やすのに、酸素は60－10＝50ｃｍ³使われる。
酸素が50ｃｍ³あるときの空気の体積は、50×５/１＝250ｃｍ³

（３）気体Ａ：７ｃｍ³、空気：145ｃｍ³
条件整理。
Ａ10ｃｍ³の完全燃焼で沈殿物45ｍｇ、Ｂ10ｃｍ³の完全燃焼で沈殿物135ｍｇ。
この沈殿物の重さは燃焼で発生した二酸化炭素の量に依存する。
１ｃｍ³あたりではＡが4.5ｍｇ、Ｂが13.5ｍｇ。
【ＡとＢは合計10ｃｍ³、沈殿物は72ｍｇ】→鶴亀

Ａ＋Ｂの２つの長方形の和が72ｍｇ。
左上の長方形は、13.5×10－72＝63ｍｇ
よって、気体Ａは63÷（13.5－4.5）＝７ｃｍ³含まれている。
気体Ｂは３ｃｍ³となる。

気体Ａ10ｃｍ³で酸素20ｃｍ³（空気は100ｃｍ³）
気体Ｂ10ｃｍ³で酸素50ｃｍ³（空気は250ｃｍ³）
混合気体10ｃｍ³の完全燃焼に必要な空気の量は、
100×７/10＋250×３/10＝145ｃｍ³
*都市ガスの成分はメタンとエタンかな？
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