中学 理科

酸化銅の計算問題(未反応の銅の質量を求める)

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例題

2.4gの銅をステンレス皿に入れ,加熱しました。ところが,加熱が不十分だったために,一部の銅は酸素と化合せず,ステンレス皿の中にあった物質の質量は2.8gになっていました。

このとき,まだ酸素と化合していない銅の質量を求めなさい。なお,銅と完全に反応する酸素の質量の比は,銅:酸素=4:1であることを用いなさい。

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解説・答案例

銅と酸素の質量比」の応用問題で,定期テスト中に出てくる難問として,また,実力テストや入試問題としてよく出る問題ですので,この問題は例題形式でやっていきましょう。

まず,2.4gの銅が酸素と完全に反応するとしたら,その酸素の質量は何gなのでしょうか?銅と完全に反応したときの酸素の質量をx[g]として

2.4:x=4:1
4x=2.4
x=0.6

つまり,「完全に反応していれば」0.6gの酸素が使われていたということ。ところが,問題文に戻ると,「2.4gの銅が2.8gになった」ということは,0.4g分の酸素しか使われていなかったということになります。一部の銅は酸化銅になり,残りは銅のまま,酸化銅と銅の混合物という状態です。ここで

「化合しなかった酸素の質量」=「完全に反応するのに使われる酸素の質量」-「実際に使われた酸素の質量」

を出しましょう。日本語で書くとややこしかったですが,求める酸素の質量は0.6-0.4=0.2[g]ですね。

(未反応の銅の質量):(未反応の酸素の質量)も4:1になるので,未反応の銅の質量をy[g]とすると,

y:0.2=4:1
y=0.8

したがって,まだ反応していない銅の質量は0.8gとなります。

(答え)0.8g

まとめ~解答にたどり着くには

  • 銅と完全に反応する酸素の質量をあらかじめ計算しておく・・・①
  • 実際に銅にどれだけの酸素がついたのか計算する・・・②
  • ①-②を計算し,反応しなかった酸素の質量を求める・・・③
  • ③から,銅:酸素=4:1の式に当てはめ,銅の質量を求める

この流れに沿えば良いのですが,理屈を覚えるよりも,まず何問か解いてみて,うまくいったらOKですし,できなかったら素直に解き方を聞くというやり方でもいいのかも。これを書いた私自身も中学時代,化学の中で苦しんだジャンルの一つでした。

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