中学 理科

質量保存の法則(密閉した丸底フラスコ内で銅を加熱)

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密閉したフラスコ内での質量の変化

酸化還元反応の項目でも少し触れましたが,空気中で銅を加熱すると,銅は酸化銅となり,銅原子に酸素原子がくっついた分,質量は酸化銅の方が銅よりも大きくなりました。

酸素を入れて密閉した丸底フラスコ内で,銅を加熱したら,質量はどうなるでしょうか?

  • (1)銅は反応するでしょうか?反応するならば,反応前と比べて反応後の物質の質量は変わるでしょうか?
  • (2)丸底フラスコ全体の質量はどうなっているでしょうか?
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質量保存の法則

(1)の「銅は反応するか?」については,酸素がある中で加熱しているので,密閉した容器でも,丸底フラスコ内に詰まった酸素と化合し,銅から酸化銅へと化学反応が起こっていますし,反応前の銅と比べて反応後の酸化銅は質量が大きくなっています。

2Cu + O2 → 2CuO

 CuにOがくっついた分だけ,反応後のCuOは質量が大きくなっています。

さて,(2)なのですが,「質量保存の法則」を使うと分かります。質量保存の法則とは

化学変化の前後で物質全体の質量は変化しない

という法則です。ただし,中学の範囲でこれが適用できるのは,密閉した容器の中で起こった化学変化に限ることです。

空気中で実験している場合・・・たとえば銅の加熱にしても,反応前の銅と反応後の酸化銅については質量が大きくなったと言えるのですが,酸素はどうなったか?というと,空気中の酸素は多くあり過ぎて,実際のところ,質量が測れません(実際は質量保存の法則に従って空気中にたくさんある酸素の中のほんの一部は銅と化合しているのですが)。

練習問題

以下の文を読んで,あとの(1)~(4)に答えましょう。

(a)酸素を満たして密閉した丸底フラスコ内で,銅を加熱する実験を行った。銅は丸底フラスコ内の酸素と化合し,( b )ができた。反応前と反応後の丸底フラスコの質量を測ると,反応後の丸底フラスコの質量は,[ c ]。

(1)下線部(a)の化学変化を,化学反応式で書きましょう。

(2)空欄( b )に入る物質名を書きましょう。また,その化学式を書きましょう。

(3)空欄[ c ]に入る適切な結果を,以下のア~ウより選んで,記号で答えましょう。

ア 反応前と同じだった
イ 反応前と比べて小さかった
ウ 反応前と比べて大きかった

(4)(3)は何の法則に基づくものですか?

練習問題の解答例

(1)2Cu + O2 → 2CuO

(2)物質名・・・酸化銅 化学式・・・CuO

(3)ア

(4)質量保存の法則







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