理科 / いろいろな物質

理科-4択問題-いろいろな物質-発展

中学1年『いろいろな物質』発展レベルの配布・採点可能な四択問題(問題1〜10)。

問題1

液体A,B,Cの性質は次のとおりである。Aの質量は20.0 gで体積は10.0 cm³。Bの質量は30.0 gで体積は25.0 cm³。Cの質量は40.0 gで体積は50.0 cm³。この3つを静かにビーカーに入れると重さによって層になる。上から下へ並べたときの順序として正しいものはどれか(上が一番上、下が一番下)。

  1. C → B → A
  2. A → B → C
  3. B → C → A
  4. C → A → B
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正解:1番(C → B → A) 解答の補足:密度=質量÷体積で計算するとA=2.00 g/cm³, B=1.20 g/cm³, C=0.80 g/cm³。密度が小さいものほど上に来るため上からC, B, Aの順になる。

問題2

試料XとYの融点(測定誤差を含む範囲)が次のとおりであった。X:80.8〜81.2°C、Y:74〜88°C。この観察から「純物質」であると判断できるのはどちらか。

  1. Xが純物質である
  2. Yが純物質である
  3. XもYも純物質である
  4. XもYも純物質ではない
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正解:1番(Xが純物質である) 解答の補足:純物質はほぼ一定の融点を示すため範囲が狭いXが純物質と考えられる。広い融点範囲は混合物を示す。

問題3

砂と食塩が混ざった固体混合物から食塩だけを取り出すときの操作として、正しい順序で並んでいるものはどれか。

  1. 水を加えて攪拌して食塩を溶かす → ろ過して砂を取り除く → ろ液を加熱して水を蒸発させ食塩を残す
  2. ろ過して砂を取り除く → 水を加えて攪拌して食塩を溶かす → ろ液を加熱して水を蒸発させ食塩を残す
  3. 水を加えて攪拌して食塩を溶かす → ろ液を加熱して水を蒸発させ食塩を残す → ろ過する
  4. ろ液を加熱して水を蒸発させ食塩を残す → 水を加えて攪拌する → ろ過する
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正解:1番(水を加えて攪拌して食塩を溶かす → ろ過して砂を取り除く → ろ液を加熱して水を蒸発させ食塩を残す) 解答の補足:まず食塩を水に溶かして液体と固体を分けられるようにし、ろ過で砂を除き、最後に蒸発(または再結晶)で水を取り除いて食塩を回収する。

問題4

ある物質の溶解度は100 gの水に対して20°Cで30.0 g、80°Cで140.0 gである。80°Cで100 gの水に140.0 g溶かして飽和溶液を作りゆっくり20°Cに冷やしたときに析出する物質の質量は何 g か。

  1. 30.0 g
  2. 110.0 g
  3. 140.0 g
  4. 100.0 g
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正解:2番(110.0 g) 解答の補足:80°C飽和で溶けている量は140.0 g、20°Cで保持できる最大は30.0 g。析出量は140.0 − 30.0=110.0 g となる。

問題5

同じ質量濃度(例えば質量%で同じ)の食塩水と砂糖水を用意したとき、どちらが電気をよく通すか。理由として最も正しいものはどれか。

  1. 食塩水が電気をよく通す(食塩は水中でイオンに分かれて電気を伝えるため)
  2. 砂糖水が電気をよく通す(砂糖は分子が電気を運ぶため)
  3. 両方とも同じ程度に電気を通す(濃度が同じなら導電性も同じため)
  4. 両方とも電気を通さない(溶質が存在しても電気は通らないため)
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正解:1番(食塩水が電気をよく通す(食塩は水中でイオンに分かれて電気を伝えるため)) 解答の補足:食塩(NaCl)は水に溶けるとNa+とCl−のイオンになり、これらの移動で電流を流す。砂糖は分子のままで電離しないため導電性が低い。

問題6

希塩酸(HClの水溶液)に亜鉛(Zn)を入れると気体が発生し、火を近づけると「ポッ」と音がする。発生する気体とそのときの火を近づけたときの反応として正しいものはどれか。

  1. 発生する気体は水素(H₂)であり、火を近づけるとH₂が酸素と反応して小さな爆発音(燃焼)を起こす
  2. 発生する気体は二酸化炭素(CO₂)であり、火を近づけると炎を消す
  3. 発生する気体は塩素(Cl₂)であり、火を近づけるとはげしい発火を起こす
  4. 発生する気体は酸素(O₂)であり、火を近づけると音はしないが炎が強くなる
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正解:1番(発生する気体は水素(H₂)であり、火を近づけるとH₂が酸素と反応して小さな爆発音(燃焼)を起こす) 解答の補足:Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 の反応で水素が発生する。水素は空気中の酸素と反応して「ポッ」という音を伴う燃焼を起こす。

問題7

次の現象のうち化学変化に当てはまるものはどれか。(A)氷が溶けて水になる。(B)木の紙を燃やして灰と煙が出る。(C)食塩が水に溶ける。

  1. (B)だけが化学変化である
  2. (A)と(C)が化学変化である
  3. (A)と(B)が化学変化である
  4. (A),(B),(C)すべてが化学変化である
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正解:1番((B)だけが化学変化である) 解答の補足:燃焼は新しい物質(灰やガス)を生じる化学変化である。氷の融解と食塩の溶解は物質の状態変化または分散であり化学組成は変わらない。

問題8

希塩酸に対する金属の反応の強さ(同じ条件:同じ面積・同じ濃度・同じ温度)を大きい順に並べ、反応しない金属があれば示すとき正しいものはどれか(選択肢は左が最も反応が強い)。

  1. Mg > Zn > Fe > Cu(Cuはほとんど反応しない)
  2. Cu > Fe > Zn > Mg(Mgは反応しない)
  3. Zn > Mg > Fe > Cu(Feは反応しない)
  4. Mg > Fe > Zn > Cu(Znは反応しない)
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正解:1番(Mg > Zn > Fe > Cu(Cuはほとんど反応しない)) 解答の補足:金属の酸との反応性は一般にMgが最も強く、次いでZn, Feであり、Cuは塩酸中ではほとんど反応しない(金属活動性の順による)。

問題9

同じ物質である水(H₂O)なのに氷は水に浮く。密度の観点から正しい説明はどれか。

  1. 氷では水分子がほぼ規則正しい六角形に近い格子をつくり分子間に空間ができるため単位体積当たりの質量が小さい
  2. 氷には目に見えない空気の泡がたくさん含まれているため全体の密度が小さい
  3. 氷の水分子は液体よりも自由に動けるため体積が小さく密度が大きい
  4. 氷になると水分子1つあたりの質量が小さくなるため密度が下がる
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正解:1番(氷では水分子がほぼ規則正しい六角形に近い格子をつくり分子間に空間ができるため単位体積当たりの質量が小さい) 解答の補足:氷では水分子が水素結合で開いた格子状に配列しており、同じ質量の水より体積が大きくなるため密度が小さく浮く。

問題10

発展(中学範囲外を含む):この設問は潜熱を用いる熱量の定量計算を含む。使用する定義・公式・単位は問題文中で確認する。 汗が蒸発するときに人の体が冷える理由と、湿度が高い日に汗をかいても冷えにくい理由として最も適切な説明はどれか。

  1. 汗の蒸発には蒸発に必要な熱(蒸発潜熱)が皮膚から奪われるため皮膚が冷え、湿度が高いと空気中の水蒸気が多く蒸発が進みにくくなるため冷えにくい
  2. 汗は水より軽く蒸発するときに皮膚が温まるため暑く感じ、湿度が高いと蒸発で温まる量が増えるためもっと暑くなる
  3. 汗の蒸発は皮膚表面で化学変化を起こして熱を発生させるため冷えは起きないが湿度が高いと化学反応が抑えられるから冷えない
  4. 汗が蒸発するときに電気が発生して皮膚を冷やすが、湿度が高いと電気が逃げにくくなるため冷えにくい
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正解:1番(汗の蒸発には蒸発に必要な熱(蒸発潜熱)が皮膚から奪われるため皮膚が冷え、湿度が高いと空気中の水蒸気が多く蒸発が進みにくくなるため冷えにくい) 解答の補足:蒸発は気化に必要な熱を周囲や皮膚から奪う作用があり、湿度が高いと気中に蒸発できる余地が小さく蒸発速度が下がるため体感が冷えにくい。