問題1
水に食塩が溶けた場合のように、溶液を構成する「溶質」と「溶媒」をそれぞれ説明したものとして正しいのはどれか。
- 溶質は溶かす役割をする物質であり、溶媒は溶けている物質である(例:食塩水では溶質=水、溶媒=食塩)
- 溶質は溶けている物質であり、溶媒はそれを溶かしている物質である(例:食塩水では溶質=食塩、溶媒=水)
- 溶質は溶液全体の成分を示す言葉であり、溶媒は溶液の温度を決める物質である(例:食塩水では溶質=食塩水全体)
- 溶質は溶媒と反応して新しい物質を作る成分であり、溶媒は反応を起こさない不活性な物質である(例:食塩水では溶質=食塩、溶媒=水)
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正解:2番(溶質は溶けている物質であり、溶媒はそれを溶かしている物質である(例:食塩水では溶質=食塩、溶媒=水))
解答の補足:溶質は溶液中に溶け込んでいる物質、溶媒はそれを溶かしている主成分を指します。食塩水では食塩が溶質、溶かしている水が溶媒です。
問題2
ある温度でそれ以上同じ物質を加えても溶けない状態を表す語と、その状態を実験で確かめる簡単な方法として正しい組み合わせはどれか。
- 「過飽和溶液」という;少量の溶質を加えて速やかに全て溶ければ過飽和であると確かめる
- 「飽和溶液」という;少量の溶質をさらに加えてかき混ぜても溶け残りができれば飽和であると確かめる
- 「不飽和溶液」という;溶液を加熱しても溶質が析出しなければ不飽和であると確かめる
- 「飽和溶液」という;濾紙でろ過して溶媒が透過しなくなれば飽和であると確かめる
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正解:2番(「飽和溶液」という;少量の溶質をさらに加えてかき混ぜても溶け残りができれば飽和であると確かめる)
解答の補足:飽和溶液はその温度で最大量しか溶けていない状態で、実験的にはさらに溶質を加えて溶け残りが生じるかで判定します。
問題3
海水から食塩を取り出す方法を2つ挙げ、それぞれ1行で分離の原理を説明したものとして正しいのはどれか。
- ろ過と遠心分離:ろ過や遠心分離で溶けた食塩を固体として取り出す(分離原理:物理的な粒子の大きさの違いを利用する)
- 蒸発(自然または加熱)と蒸留:蒸発で水を失わせて塩を残す。蒸留で水を沸騰させて水蒸気を集めて純水と分ける(分離原理:水の蒸発点や気化を利用する)
- 吸着と沈殿:活性炭で食塩だけを吸着させて取り出す。さらに沈殿させて分離する(分離原理:吸着と沈殿の組合せ)
- 磁力選別とろ過:磁石で食塩を引き寄せて取り出す。ろ過で残りを取り除く(分離原理:磁性の違いを利用する)
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正解:2番(蒸発(自然または加熱)と蒸留:蒸発で水を失わせて塩を残す。蒸留で水を沸騰させて水蒸気を集めて純水と分ける(分離原理:水の蒸発点や気化を利用する))
解答の補足:海水から塩を得る一般的な方法は、蒸発による結晶化と蒸留による水と塩の分離で、いずれも水の蒸発・気化を利用します。他の選択肢は食塩が水に溶けている点を無視しています。
問題4
青色リトマス紙と赤色リトマス紙をそれぞれ酸性溶液と塩基性溶液に浸したときの色の変化として正しいのはどれか。
- 酸性では青色リトマス紙が赤に変わり、塩基性では赤色リトマス紙が青に変わる
- 酸性では青色リトマス紙が青のままで、塩基性では赤色リトマス紙が赤のままである
- 酸性では赤色リトマス紙が青に変わり、塩基性では青色リトマス紙が赤に変わる
- 酸性でも塩基性でも両方のリトマス紙は無色になる
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正解:1番(酸性では青色リトマス紙が赤に変わり、塩基性では赤色リトマス紙が青に変わる)
解答の補足:リトマス紙の典型的な反応は、酸性で青色→赤色、塩基性で赤色→青色に変わることです。中性では通常ほとんど色の変化は起きません。
問題5
塩酸 HCl に大理石(主成分 CaCO3)を入れると発生する気体と、その気体を確かめる実験方法として正しい組み合わせはどれか。
- 発生する気体は二酸化炭素(CO2)であり、発生した気体を石灰水(Ca(OH)2水溶液)に通すと白く濁ることで確かめる
- 発生する気体は酸素(O2)であり、発生した気体に火のついた線香を近づけると燃え上がることで確かめる
- 発生する気体は水素(H2)であり、発生した気体に火を近づけると爆ぜることで確かめる
- 発生する気体は一酸化炭素(CO)であり、発生した気体を酸化剤に通して色の変化を見ることで確かめる
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正解:1番(発生する気体は二酸化炭素(CO2)であり、発生した気体を石灰水(Ca(OH)2水溶液)に通すと白く濁ることで確かめる)
解答の補足:CaCO3 と HCl の反応で CO2 が発生します。CO2 は石灰水に通すと炭酸カルシウムが沈殿して白濁することで確認できます。
問題6
塩酸 HCl と水酸化ナトリウム NaOH が反応したときの化学反応式として正しいのはどれか(すべて分子式で表す)。
- HCl + NaOH → NaCl + H2O
- HCl + NaOH → Na2O + H2
- 2HCl + NaOH → NaCl + H2O
- HCl + NaOH → H2 + NaCl
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正解:1番(HCl + NaOH → NaCl + H2O)
解答の補足:塩酸と水酸化ナトリウムの中和反応では、塩(NaCl)と水(H2O)が生成され、式は HCl + NaOH → NaCl + H2O で係数も整っています。
問題7
純水と同じ温度の食塩水を同一の電池と同一の電球を用いた簡単な回路で調べたところ、ある方だけ電球が明るく光った。どちらがより明るく光り、なぜか正しく述べているのはどれか。
- 純水の方が電球をより明るく光らせる;純水は不純物がないため電流が多く流れるから
- 食塩水の方が電球をより明るく光らせる;食塩がイオンに分かれ導電性が高くなるため電流が多く流れるから
- 両者とも同じ明るさである;水の温度が同じなら導電性は等しいから
- 純水の方が電球をより明るく光らせる;食塩水はイオンの衝突で電気を妨げるから
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正解:2番(食塩水の方が電球をより明るく光らせる;食塩がイオンに分かれ導電性が高くなるため電流が多く流れるから)
解答の補足:食塩(NaCl)は水に溶けて Na+ と Cl- のイオンとなり、電流を流しやすくするため回路の電流が増え電球が明るくなります。純水はイオンがほとんどなく電気を通しにくいです。
問題8
フェノールフタレイン溶液が示す色について、酸性・中性・塩基性それぞれで正しく示したものはどれか。
- 酸性では無色、 中性では無色、 塩基性では赤紫(ピンク)に変わる
- 酸性では赤紫(ピンク)、 中性では赤紫(ピンク)、 塩基性では無色になる
- 酸性では無色、 中性では赤紫(ピンク)、 塩基性では赤紫(ピンク)になる
- 酸性では青、 中性では無色、 塩基性では赤になる
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正解:1番(酸性では無色、 中性では無色、 塩基性では赤紫(ピンク)に変わる)
解答の補足:フェノールフタレインは酸性・中性では無色、塩基性(アルカリ性)でピンク色を示す指示薬です。
問題9
同じ量の砂糖を同じ容積の熱湯と冷水に入れると熱湯の方により多く溶ける。これを説明する正しい理由はどれか。
- 熱湯では水の分子運動が激しくなり溶質と衝突して砂糖の分子間結合を切るためより多く溶ける
- 多くの固体の溶解度は温度が上がると大きくなるため、熱湯では砂糖の溶解度が高くより多く溶ける
- 熱湯は密度が低くなるので同じ容積でより多くの砂糖を取り込めるためより多く溶ける
- 冷水では水が硬くなっているため砂糖が溶けにくく、熱湯では水が柔らかくなるから砂糖が溶ける
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正解:2番(多くの固体の溶解度は温度が上がると大きくなるため、熱湯では砂糖の溶解度が高くより多く溶ける)
解答の補足:一般に固体の溶解度は温度とともに増加する場合が多く、砂糖も高温で溶解度が大きくなるため熱湯の方が多く溶けます。選択肢1は説明が誤解を招く表現です。
問題10
食塩水100.0 g中に食塩が8.0 g溶けている。質量パーセント濃度(質量%)として正しいのはどれか。式と単位を示す必要はないが、値と単位で答えよ。
- 8.0%
- 0.08%
- 12.5%
- 7.2%
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正解:1番(8.0%)
解答の補足:質量パーセント濃度は (溶質の質量/溶液の質量)×100% なので (8.0 g/100.0 g)×100% = 8.0% となります。