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。
＠解説＠
問１
①オ ②エ ③ウ ④20ｃｍ3
うしろの問題に影響するので正確に！
①
気体の名前は不明だが、都市ガスの成分なので有機物の燃焼と同じく考えればＯＫ。
燃焼では水と二酸化炭素が発生する。
水はそのまま水槽の水の一部となり、二酸化炭素は水に溶けるので、残った気体に含まれない。
②
問題文から、空気の中には窒素と酸素しかない。
酸素は燃焼で消費される。反応しないのは窒素。
③
気体Ａと反応したのは酸素。
④
『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る』
空気150ｃｍ3は、窒素：酸素＝４：１に分けておこう。
気体Ａ10ｃｍ3＋酸素30ｃｍ3＋窒素120ｃｍ3⇒窒素120ｃｍ3＋〔何か〕10ｃｍ3
この〔何か〕は燃焼で使われなかった酸素である。
なぜなら、気体Ａはなくなり、二酸化炭素は石灰水にすべて吸収されたから、
窒素以外で気体は酸素しかない。
気体Ａ10ｃｍ3の燃焼に、酸素は30－10＝20ｃｍ3使われたことになる。
（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】→鶴亀算
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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