中学 理科

マグネシウム:酸素の比率(酸化マグネシウムの質量比)

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マグネシウムも銅と同じように,熱すると一定の比率で反応します。マグネシウムも一定の質量を測り,その質量毎にごとに金網の上に載せて十分に加熱します。十分加熱し,マグネシウムが完全に反応(酸素と化合)したときの化学反応式は

2Mg + O2 → 2MgO

となりますので,加熱した結果,酸化マグネシウムができます。それぞれ酸化マグネシウムの質量を量ると

  • Mg 0.3gのとき MgO 0.5g
  • Mg 0.6gのとき MgO 1.0g
  • Mg 0.9gのとき MgO 1.5g
  • Mg 1.2gのとき MgO 2.0g

・・・というように,こちらも銅と同じように比例関係にありますね。

マグネシウム:酸化マグネシウムの質量比は3:2

このことより,銅と同じように,マグネシウム:酸化マグネシウムの質量比を求めると

マグネシウム:酸化マグネシウム=0.3:0.5=3:5

の比になります。

マグネシウム:酸素の質量比

銅のときと同じように,酸化マグネシウムのモデルで考えてみると,○を酸素,●をマグネシウムとすると

●:●○=3:5
●:(●○-●)=3:(5-3)
●:○=3:2

となり,マグネシウム:酸素=3:2の質量比で反応することがわかります。学校のテストには銅と同じような出題形式で出されることが多いですが(なので銅の項目も確認しておいて下さい)

マグネシウム:銅:酸素の質量比を連比で出題する形式もあります。確認問題にも一応,目を通しておいて下さい。

確認問題

マグネシウムの質量を一定量ごとに量り,加熱しました。マグネシウムと,マグネシウムを加熱したときにできる物質は以下のとおりになり,比例関係にあることが分かりました。

  • マグネシウム 0.6gのとき 加熱後の物質 1.0g
  • マグネシウム 1.2gのとき 加熱後の物質 2.0g
  • マグネシウム 1.8gのとき 加熱後の物質 3.0g

このとき,以下の(1)~(7)に答えましょう。

(1)マグネシウムを加熱したあとの物質を,物質名と化学式で答えましょう。
(2)マグネシウムを加熱したときに起こった化学変化を化学反応式で答えましょう。
(3)マグネシウムと加熱後の物質の質量比を最も簡単な整数比で答えましょう。
(4)マグネシウムと,化合する酸素の質量比を最も簡単な整数比で答えましょう。
(5)マグネシウム3.3gを加熱し,完全に反応させたとき,何gの酸素と反応しますか?
(6)銅と酸素と銅4:酸素1の質量比で化合します。酸素1gと完全に反応するマグネシウムと銅の質量をそれぞれ求めましょう。
(7)銅原子1個:マグネシウム原子1個:酸素原子1個の質量比を□:□:□の形で答えましょう。

確認問題の考え方・解答例

(1)(2)は知識問題なので,まず,覚えましょう。

(1)酸化マグネシウム,MgO
(2)2Mg + O2 → 2MgO

(3)ここはマグネシウム:酸化マグネシウムの質量比を最も簡単な整数で表せばいいですので,それぞれ5倍します(小数が苦手な方は10倍して2で割ってもOK。でも慣れましょうね)

0.6:1.0=3:5

(答え)3:5

(4)マグネシウム:酸化マグネシウム=3:5,先ほどの(Mg:●,O:○モデルでいくと)●:●○=3:5なので,

●:○
=●:○●-●
=3:(5-3)
=3:2

(答え)3:2

(5)反応する酸素の質量をx[g]としましょう。(4)の式から

3:2=3.3:x
3x=2×3.3
3x=6.6
x=2.2

(答え)2.2g

(6)酸素1gと反応するマグネシウムの質量をa[g]とすると,(4)の式から

3:2=a:1
2a=3
a=1.5

また,銅をb[g]とすると,銅:酸素=4:1から(答えが整数になっても,問題文が小数1位まで表示されているときは,答えも小数で表示するのが理科の暗黙の了解です)

4:1=b:1
b=4

(答え)マグネシウム・・・1.5g,銅・・・4.0g

(7)は,(6)で得られた結果を,整数の比に直しましょう。

マグネシウム:銅:酸素
=1.5:4.0:1.0
=3:8:2

(答え)(マグネシウム:銅:酸素=)3:8:2

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