化学:物質と粒子・状態変化・混合物の分離
粒子モデルで物質をとらえ、状態変化と分離操作を説明する問題が出る。実験操作の手順と、溶解度の計算がそろって問われる分野である。
粒子モデル
物質は小さな粒子からできており、温度が高いほど粒子の運動(熱運動)は激しくなる。気体は粒子が自由に飛び回り、液体は粒子がすき間を埋めて動き、固体は規則正しく並んで振動している。拡散は粒子の運動によって起こる。
状態変化
状態変化では体積は変わるが質量は変わらない。純物質は一定の温度で融解・沸騰し、その間は温度が変化しない。水は4℃のとき密度が最大になる。状態変化には熱の出入りが伴うこともおさえておく。
混合物の分離
ろ過は液体と固体を分ける操作で、ガラス棒を伝えて液を注ぎ、ろうとのあしをビーカーの壁につける。蒸留は沸点の違いを利用し、再結晶は温度による溶解度の差を利用する。石油の分留のように沸点の違いで分ける方法もある。
濃度と溶解度
質量パーセント濃度〔%〕=溶質の質量÷溶液の質量×100。溶液の質量は溶質と溶媒の和であることに注意する。溶解度曲線からは、冷却や水の蒸発でどれだけ結晶が出るかを求める。
例題
硝酸カリウムは60℃の水100gに109g、20℃の水100gに32g溶ける。60℃の飽和水溶液を20℃まで冷やすと、109-32=77gの結晶が析出する。水溶液全体の質量209gを分母にしないよう注意する。
失点しやすいところ
濃度の分母に溶媒だけを使う誤り、ろ過の操作の細部(ガラス棒・ろうとのあし)、沸騰中の温度が一定であることの見落としが失点になりやすい。