問題編

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理科 第5章

状態変化・質量保存

問題編

三態・融点沸点・蒸留

問題編 — 手を動かして記録を残す。まだ不安なら先に要点編で復習。

学力向上テクニック — 問題の使い方

  • わからない問題には ×、あやしい問題には △ の印をつけ、あとで答えを見ずに解き直す。
  • ⑤:用語・基本操作
  • ⑥:実験結果の読み取り1〜2段
  • ⑦:データ+考察記述・複合
  • ⑦は定期テスト後半〜実力テスト形式。途中の考え方も答案に残す。
  • 状態変化は化学変化ではない。融点・沸点の一定区間に注目。
  • 蒸留は沸点の低い方から先に出る。

① 導入

この章では、固体・液体・気体の状態変化、融点・沸点、蒸留の考え方を学びます。化学変化ではなく、すがたの変化に集中します。

この教材の設計方針

1回の演習で全部できるようになる必要はありません。わからないところは繰り返しましょう。 純物質では融点・沸点で温度が一定になる区間ができることを押さえます。

小学校の橋渡し

小学校で習った「物には固体・液体・気体の3つの状態がある」を思い出し、温度と状態の関係を確認しましょう。

② 基本概念

状態変化と融点・沸点

固体↔液体(融点)、液体↔気体(沸点)。純物質では融点・沸点で状態変化が終わるまで温度が一定になる。 状態が変わっても、閉じた系では質量は保存される(質量保存)。

蒸留

沸点の差で液体の混合物を分け、沸点の低い物質から先に出てくる操作を蒸留という。

③ 図解

物質の三態と変化

固体・液体・気体。融解・凝固・蒸発・凝縮ですがたが変わる。

加熱曲線と沸点

沸騰中は温度が一定(水平部)になる。

④ 例題

例1

下の図のような加熱曲線を参考に、純物質を加熱したときの温度変化の記録として正しいものを選びなさい。

加熱曲線(模式図)
例2

固体が液体になる温度を何というか。

⑤ 基本問題

まず小学校の復習を4問。三態の入口です。

復習1

【小学校の復習】下の図を参考に、水を冷やして凍らせた氷は、固体・液体・気体のどれか。

物質の三態
復習2

【小学校の復習】水を沸騰させたときに出る湯気は、主にどの状態か。

復習3

【小学校の復習】水・氷・水蒸気は、すがたが違っても同じ物質である。このことを短く述べると、何が同じか。

復習4

【小学校の復習】液体の水が冷えて氷になる変化を何というか。

1

液体が気体になる温度を何というか。

2

気体が液体になる変化を何というか。

3

固体が液体になる変化を何というか。

4

純物質の加熱曲線で、温度が一定になる水平部は何を表すか。

5

閉じた容器の中で氷がすべて水になったとき、質量はどうなるか。

6

液体の混合物を、沸点の差を利用して分ける操作を何というか。

7

水の沸点は約何度か(標準的な条件)。

⑥ 標準問題

8

下の図のように、水とエタノールの混合物を枝つきフラスコに入れて加熱し、出てきた気体を冷やして液体を集めた。 最初に出てくる液体には、水とエタノールのどちらが多く含まれると考えられるか。理由も含めて説明しなさい。

蒸留の装置
考え方のヒント

根拠(本文・資料・実験条件)を示してから、自分の言葉で結論を書く

9

融点と沸点のちがいを、「固体」「液体」「気体」の語を用いて説明しなさい。

考え方のヒント

融点=固体→液体、沸点=液体→気体

10

混合物の加熱曲線が純物質とちがう点として適当なものを選びなさい。

11

液体が固体になる変化を何というか。

12

蒸発と沸騰のちがいを、「表面」「内部」の語を用いて短く述べなさい。

考え方のヒント

蒸発は表面、沸騰は内部からも

13

エタノールの沸点(約78℃)が水より低いとき、蒸留で先に出てくるのはどちらか。

14

状態変化で物質そのものが別の物質に変わるか。正しいものを選びなさい。

15

質量保存の法則を、状態変化の例で短く説明しなさい。

考え方のヒント

閉じた系では質量が変わらない

⑦ 応用・実力テスト形式

【加熱曲線の読み取り】ある純物質Xを加熱したところ、次の温度変化が得られた

時刻(分)0246810
温度(℃)20408080100100

4〜6分と8〜10分で温度が一定になっている。

16

上の表で、融点と沸点はそれぞれ何度と考えられるか。

考え方のヒント

最初の水平部が融点、次が沸点

融点(℃):

沸点(℃):

17

4〜6分のあいだ、加熱しているのに温度が上がらない理由を、「状態変化」の語を用いて説明しなさい。

考え方のヒント

融解に熱が使われる

18

水とエタノールの混合物の蒸留について、(1)〜(3)に答えなさい。

(1) 蒸留が利用している性質は何か。

(2) 最初に多く出てくる液体は水とエタノールのどちらか。

(3) なぜ(2)のようになるか。40字程度で説明しなさい。

考え方のヒント

沸点の低い方から気体になる

作問定規

⑦は定期テスト後半相当(複合・記述)。外部は物差しのみ。作問定規:理科の学習005net(基本・標準)→本アプリ⑦(曲線読取+記述)。

19

閉じたびんの中で氷10gがすべて水になった。水の質量は何gか。また、その根拠を「質量保存」の語を用いて述べなさい。

考え方のヒント

状態が変わっても質量は変わらない

質量(g):

20

「加熱曲線が一直線に上がり続けるから、この物質は純物質だ」という考えは正しいか。正しくない場合、純物質の加熱曲線の特徴を述べなさい。

考え方のヒント

純物質は融点・沸点で水平部ができる

21

ある液体Yを加熱すると、78℃付近でしばらく温度が一定になり、その後再び上昇した。 (1) 78℃は何と呼ばれる温度か。(2) このとき起きている状態変化の名前を答えよ。(3) 一定のあいだ熱は何に使われていると考えられるか、短く述べよ。

(1)

(2)

(3)

考え方のヒント

液体→気体の状態変化に使われる

⑧ 確認テスト

制限時間:20分 / 満点:100点(各20点×5問)

1

液体の混合物を、沸点の差を利用して分ける操作を何というか。

2

固体が液体になる温度を何というか。

3

純物質の加熱曲線で温度が一定になる理由として最も適当なものを選びなさい。

4

閉じた系で氷が水になっても質量が変わらないことを何というか(法則名)。

5

水より沸点の低い液体を水と混ぜて蒸留すると、先に出てくるのはどちらか。

⑨ 完全解説

問題編の解答・解説は解説編を参照してください。

純物質では融点・沸点で温度が一定になる。蒸留は沸点の差を利用する。

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