中学 理科

酸化銅の質量比(銅:酸素)の求め方

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銅と加熱し,質量をはかる

銅の粉末を一定量ごとにステンレス皿に取って質量を測り,ステンレス皿ごとガスバーナーで加熱しました。加熱した結果,出来た酸化銅の質量は

  • 銅0.4gのとき 酸化銅0.5g
  • 銅0.8gのとき 酸化銅1.0g
  • 銅1.2gのとき 酸化銅1.5g ・・・

と比例関係にあることが分かりました。

質量比は銅:酸化銅=4:5

このことから,加熱する前の銅と,加熱してできた酸化銅の質量比は

銅:酸化銅=0.4:0.5=4:5

となります。

銅:酸素=4:1

単体と化合物の違い」でも少し触れましたが,酸化銅は,銅が酸素と化合してできた化合物でした。CuとOが1:1の比になっている化合物でしたね。銅原子を○,酸素原子を◎として見てみると,○◎のような感じです。ここからまた質量比に戻って

○:○◎=4:5
○:(○-◎)=4:(5-1)
○:◎=4:1

という割合が計算できます。つまり,銅と化合する酸素の質量比は銅:酸素=4:1ということになります。

テストではどう出るの?

定期テストなどでは大概,銅を加熱したという設定で,

  • 「銅の質量と化合した酸素の質量」または
  • 「銅の質量の化合物(酸化銅)の酸素の質量」

のグラフを見て,

  • 「銅:酸素が何対何の比になっているか?」あるいは,
  • 「銅何gに対して酸素は何g化合するか?」

という質問が出ることが想定されます。そこから発展レベルで「未反応の銅の質量を求める」問題があるのですが,これは解き方に慣れていないと多少難しいので,別記事にして書こうと思います。

確認問題

銅の粉末を一定量ごとにステンレス皿に取って質量を測り,ガスバーナーで加熱しました。

cu_o2

上のグラフは,加熱した銅の質量x[g]に対し,化合した酸素の質量をy[g]として,グラフに表したものです。このとき次の(1)~(5)に答えましょう。

(1)銅を加熱して酸素と化合するときに起こる化学変化を,化学反応式で書きましょう。
(2)銅0.8gと反応する酸素は何gですか?小数点第一位で答えましょう。
(3)銅の質量と,化合する酸素の質量の比を最も簡単な整数比で答えましょう。
(4)銅の質量と,銅と化合してできた酸化銅の質量の比を最も簡単な整数比で答えましょう。
(5)銅1.2gが酸素と化合すると,何gの酸化銅ができますか。小数点第一位で答えましょう。

確認問題の解答例

(1)2Cu + O2 → 2CuO
(2)0.2g
(3)(銅:酸素=)4:1
(4)(銅:酸化銅=)4:5
(5)1.5g

(5)の計算は,銅:酸化銅=4:5ですので酸化銅をxgとすると,

1.2:x=4:5
4x=6
x=1.5 より酸化銅1.5gとなります。

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