化学的領域：反応式・質量比・中和・溶解度
化学的領域とは
物質の性質、原子・分子、化学変化と質量の関係、イオン、酸・アルカリ・中和、溶解度を扱う。化学反応式の係数と比例計算を、実験の質量変化やグラフから読み取る問題が中心。
物質と化学変化
- 純物質と混合物、単体と化合物を区別する。化学式は元素記号と原子の数を表す。
- 化学反応式は、反応前後で原子の種類と数が等しくなるように係数を決める。
- 質量保存の法則: 反応に関与した物質の質量の総和は、生成物の質量の総和に等しい。
- 化合する質量の比は一定（定比例の法則）。
酸化と還元
- 銅の酸化: 2Cu + O2 → 2CuO。質量比は Cu:O2:CuO = 128:32:160 = 4:1:5。
- マグネシウムの燃焼: 2Mg + O2 → 2MgO。質量比は Mg:O2:MgO = 48:32:80 = 3:2:5。
- 酸化物から酸素を奪う反応が還元。炭素や水素が還元剤になる。
イオンと中和
- 酸は水溶液中でH+を生じ、アルカリはOH-を生じる。中和は H+ + OH- → H2O。
- 中和の量的関係は、酸のH+の数とアルカリのOH-の数が等しいこと。価数×濃度×体積で比べる。
- pH、リトマス紙、BTB溶液、フェノールフタレイン溶液の色変化を整理する。
溶解度
- 溶解度は水100gに溶ける物質の最大量。温度による変化を利用して再結晶する。
- 質量パーセント濃度[%] = 溶質の質量 ÷ 溶液の質量 × 100。
計算例
0.64gの銅を十分な酸素中で加熱すると、酸化銅は何gできるか。2Cu + O2 → 2CuOより、Cu:CuO = 4:5。0.64g × 5/4 = 0.80g。酸素は0.16g使われる。銅の質量比を暗記していても、式の係数から導けるようにする。
失点しやすい点
- 化学反応式の係数を忘れ、質量比を逆にする。
- 気体が発生する実験で、質量保存が成り立たないと誤解する（発生した気体を考えていない）。
- 中和で価数を無視する。
- 溶解度を水の量に比例させ忘れる。
- 質量パーセント濃度の分母を溶媒の質量にする。