化学的領域：物質の構成・化学変化・イオン・化学反応と量的関係
化学分野は、原子・分子のモデルで現象を説明する問題と、化学反応式から質量を計算する問題が中心である。沖縄県の入試では、実験結果の表から規則性（化合する質量の比）を見つけ出し、それを未知の量に当てはめる出題が定番となっている。
物質の構成
- 純物質と混合物を区別し、分離はろ過・蒸留・再結晶を使い分ける。化合物は含まれる元素の質量の割合が一定。
- 原子はそれ以上分けられない粒子、分子は原子が結びついた粒子。化学式は元素記号と原子の数で表す。
- 酸素O₂のように1種類の元素だけでできている物質が単体、水H₂Oのように2種類以上からなる物質が化合物。
化学変化と量的関係
- 化学反応式は係数で両辺の原子の数をそろえる。係数の比は反応する粒子の数の比であり、そこから質量比が導かれる。
- 質量保存の法則：反応前後の物質全体の質量は等しい。気体が出入りする場合は、容器全体で測るか発生気体の質量を加えて考える。
- 化合する質量の比は、物質ごとにいつも一定である（定比例の法則）。
イオンと中和
- 原子が電子を失うと陽イオン、電子を受け取ると陰イオンになる。Na⁺、Cl⁻、Mg²⁺、SO₄²⁻ のように電荷を右上に書く。
- 電解質は水溶液中で電離する。中和は H⁺＋OH⁻→H₂O で、水素イオンと水酸化物イオンの数が等しくなった点が中性。
例題
マグネシウム1.2gを空気中で完全に燃焼させると、酸化マグネシウムは何gできるか。化合した酸素は何gか。 2Mg＋O₂→2MgO の係数比2:1:2より、質量比は (2×24):(1×32):(2×40)＝48:32:80＝3:2:5。 MgOの質量＝1.2g×5/3＝2.0g。化合した酸素＝1.2g×2/3＝0.8g。 1.2＋0.8＝2.0gとなり、質量保存の法則と一致する。加熱が不十分で未反応のMgが残る場合は、実際に反応した分だけで同じ比を使う。
失点しやすいポイント
- 反応式の係数比をそのまま質量比だと考えてしまう（係数は粒子数の比）。
- 気体が発生して全体の質量が減るのを「質量保存の法則が成り立たない」と書く。
- 中和を「酸性が弱くなった」とあいまいに済ませ、H⁺とOH⁻の数で説明しない。
- 水の量が変わったときの溶ける質量を、溶解度曲線から比例計算し忘れる。