３．物質量と化学反応

キーワード高校、化学、教材、自主編成、教科書、（高校化学、化学教材）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０２．２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　林　正幸　　　３．物質量と化学反応　授業計画時間　　　　　　項　　目　　　　　　　　　　　　　　　　備　考　１　　　１．原子量と分子量　　［ａ］原子量　　　　　　　　　　　　　　　　［ｂ］分子量　　　　　　　　　　　　　　　　［ｃ］式量　　　　　　　　　　　　　　　　［ｄ］イオンの式量　２　　　実験１．塩化亜鉛の化学式　３　　　　　　　　　　　　　　［ｅ］亜鉛の化学式　　　　　２．物質量　　　　　　［ａ］物質量の根拠　４　　　　　　　　　　　　　　［ｂ］物質量　５　　　３．アボガドロの法則と物質量　　　　　　物質１ｍｏｌと「モルボックス」　６　　　４．化学変化と反応式　　［ａ］反応式と化学式　　　　　　　　　　　　　　　　　［ｂ］反応式と係数　７　　　　　　　　　　　　　　　［ｃ］質的変化　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　巨大風船　　　　　５．反応量　　［ａ］反応量　８　　　　　　　　　　［ｂ］１［ｌ］の二酸化炭素　　　１［ｌ］の二酸化炭素　９　　　宿題（演習）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 参考：　物質量や反応量などの計算でいくつもの分数式が出てくる。インターネット上では斜線を使って表している。また左辺に単位を添えるのは、分子分母がどんな量であるかを意識させるためである。物質１ｍｏｌと「モルボックス」　　水　　　　　　　　　１８ｇ　　硫黄　　　　　　　　３２ｇ　　砂糖（ショ糖）　　３４２ｇ　　気体　　　　　　　　２２.４［ｌ］（０℃、１ａｔｍ）　　　　　　　　　　　　１１.２［ｌ］（０℃、２ａｔｍ）　　　　　　　　　　　　３０.６［ｌ］（１００℃、１ａｔｍ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ１．原子量と分子量［ａ］原子量　１章で学習したように、最初に原子の質量（原子量）に注目したのはドルトンだった。原子（１個）の質量はきわめて小さいので、現在では原子量は（炭素１２）という原子を基準にしてその質量を（１２）と定め、それに比べてその原子はいくつと言えるか。というように表現する。原子量には単位が（ない）ので注意しよう。ちなみに炭素１２とは質量数が１２の炭素原子のことで ¹²Ｃと表すが、同位体の学習をとばしているので深入りしない。　　例　　水素Ｈ　　　　１　　　　炭素Ｃ　　　　　　１２　　　　　酸素Ｏ　　　１６　　　　ナトリウムＮａ　　２３　　　　　塩素Ｃｌ　　３５.５　　銅Ｃｕ　　　　　　６３.５（～６４）よりくわしい数値は周期表を調べよう。原子量の数値を記憶する必要はない。現在では多くの原子量は（質量分析器）と呼ばれる装置で計測される。［ｂ］分子量　分子１個の質量である（分子量）も、原子量と同じ基準で表される。つまり分子量は分子に含まれる原子の原子量を（合計）すれば求められる。　　例　　水Ｈ₂Ｏ　　　１８　　　　二酸化炭素ＣＯ₂　　　４４問１　水をつくる水素と酸素の質量パーセントを計算せよ。　　　　　　水素のパーセント　　　　水分子１個に水素原子２個が含まれるので　　　　２Ｈ／Ｈ₂Ｏ＝（２×１／１８）×１００＝１１.１　　　　　　酸素のパーセント　　　　Ｏ／Ｈ₂Ｏ＝（１６／１８）×１００＝８８.９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　水素　１１％　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　酸素　８９％　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - ［ｃ］式量　塩化ナトリウムの化学式はＮａＣｌだが、実際にはそのような分子は存在しない。しかしＮａＣｌを分子式のように見なしてその質量を求めると便利なことが多い。これは化学式１個分の質量という意味で（式量）と呼ばれる。　　例　　塩化ナトリウムＮａＣｌ　　　５８.５　　　　　銅Ｃｕ　　　　　　　　　　　６４［ｄ］イオンの式量　イオン１個の質量（イオンの式量）も原子量と同じ基準で表される。たとえばナトリウムイオンＮａ⁺ はナトリウム原子から電子１個が失われているが、電子の質量は無視できるほど小さいので、ナトリウムイオンの式量はナトリウムの原子量と（同じ）になる。　　例　　ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）　　２３　　　　　水酸化物イオン（ＯＨ^-）　　　１７問２　次の化学式の式量（原子量や分子量）を計算せよ。（１）Ａｌ（アルミニウム）　　　　　　　　　　２７（２）Ｎ₂（窒素）　　　　　　　　　　　　　　２８（３）ＣＨ₄（メタン）　　　　　　　　　　　　１６（４）ＡｇＮＯ₃（硝酸銀）　　　　　　　　　１７０（５）Ｃａ（ＯＨ）₂（水酸化カルシウム）　　　７４（６）Ｚｎ²⁺（亜鉛イオン）　　　　　　　　　　６５（７）ＳＯ₄ ^2-（硫酸イオン）　　　　　　　　９６　次の原子量も利用せよ。　　窒素Ｎ　　１４　　　　　　　　アルミニウムＡｌ　２７　　硫黄Ｓ　　３２.１（～３２）　カルシウムＣａ　　４０.１（～　４０）　　亜鉛Ｚｎ　６５.４（～６５）　銀Ａｇ　　　　　１０７.９（～１０８）　　参考：通常は（　　）内の数値を使う。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ［ｅ］塩化亜鉛の化学式［１］ドルトンが行ったと同じような実験を行い、彼が考えたのと同じように考えてみよう。　（亜鉛粉末）１.００ｇに（十分な）量の（塩酸）を加えると、（水素）が発生してすべての亜鉛が反応する。これを加熱して、余った（塩化水素）を揮発させ（水）を蒸発させて乾固すると、白色の（塩化亜鉛）が得られる。　　　　亜鉛＋塩酸 ―→ 塩化亜鉛＋水素この質量は　　　　（２.０８）ｇ（クラスの最良値）であった。［２］実験から塩化亜鉛中の亜鉛のパーセントは　　（　１.００／２.０８＝０.４８０・・・　　４８［％］　）である。これに対して塩化亜鉛の化学式をＺｎＣｌとすると亜鉛のパーセントは　　（　Ｚｎ／ＺｎＣｌ＝６５／（６５＋３５.５）　　　　　　　　　　　　　　　＝０.６４６・・　　６５［％］　）になるべきである。これは亜鉛が多すぎるので次に化学式をＺｎＣｌ₂ とすると亜鉛のパーセントは　　（　Ｚｎ／ＺｎＣｌ₂ ＝６５／（６５＋７１）　　　　　　　　　　　　　　　＝０.４７７・・・　　４８［％］　）となって実験結果とよく一致する。こうして塩化亜鉛の化学式が　　　　（ＺｎＣｌ₂ ）であると分かる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 - 授業計画へ２．物質量［ａ］物質量の根拠　物質の量を扱うのにこれまで、質量のグラム［ｇ］や体積のミリリットル［ｍｌ］やリットル［ｌ］を用いてきた。ここでもうひとつモル（ｍｏｌ　モル）という単位を導入する。これは（物質量）と呼ばれる単位である。慣れると便利な単位である。問１　次の原子１個や分子１個の式量（原子量や分子量）を書け。　　　　炭素原子１個　　水素原子１個　　水分子１個　　二酸化炭素分子１個　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　１２　　　　　　　１　　　　　　１８　　　　　　　４４また４種の原子や分子の質量比を求めよ。　　　　　　１２：１：１８：４４問２　次の原子５個や分子５個の合計の式量（原子量と同じ基準で表した質量）を計算せよ。　　　　炭素原子５個　　水素原子５個　　水分子５個　　二酸化炭素分子５個　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　　Ｃ　　　　　　　Ｈ　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　ＣＯ₂ 　　　　　６０　　　　　　　５　　　　　　９０　　　　　　２２０また４種の原子や分子のグループの質量比を求めよ。　　　　　　１２：１：１８：４４問３　次の質量に含まれる原子や分子の個数にはどんな関係があるか。　　　　炭素原子１２ｇ　水素原子１ｇ　水分子１８ｇ　二酸化炭素分子４４ｇ　　　　　　すべて同じ個数である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 6 - 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ［ｂ］物質量原子の場合には原子量にグラム［ｇ］を、分子の場合は分子量にグラム［ｇ］を付けただけの量を１ｍｏｌと（定義）する。　　　　（　１ｍｏｌ＝（原子量や分子量）ｇ　）　　　　　（１）もちろん１ｍｏｌの原子や１ｍｏｌの分子はすべて個数が（同じ）である。その個数はアボガドロ数と呼ばれ、計測の結果は次の数値である。　　　　１ｍｏｌ＝６.０２×１０²³個　　　　　　　　＝６０２０００００００００００００００００００００個　当然０.２ｍｏｌの炭素原子と（０.２）ｍｏｌの水分子の個数も同じである。要するに　　　　（　同じｍｏｌ数の物質＝同じ個数の物質　）　　　（２）である。そしてアボガドロ数として　　　　（　１ｍｏｌ＝６×１０²³個の粒子　）　　　　　　（３）という数値を記憶しよう。［例題］水０.２ｍｏｌは何ｇか。また二酸化炭素５５ｇの物質量はいくらか。　　　　　　（原子量：Ｈ＝１　Ｃ＝１２　Ｏ＝１６）　　　　関係式（１）から（水Ｈ₂Ｏ）１ｍｏｌは（１８）ｇである。　　　　だから　１：０.２＝１８：ｘ　　　　　　　　　　ｘ＝３.６［ｇ］　別解　しかし高校では次のように考えられるように訓練しよう。　　　　関係式（１）から水Ｈ₂Ｏ１ｍｏｌは１８ｇである。　　　　当然に水２ｍｏｌは（３６）ｇである。　　　　　　　水０.５ｍｏｌは（９）ｇである。　　　　つまり水においてはｍｏｌ数とｇ数の（比）は一定で　　　　　　１［ｍｏｌ］／１８［ｇ］　になる。　　　　だから０.２ｍｏｌがｘ［ｇ］とすると次の関係式が成り立つ。　　　　（　１［ｍｏｌ］／１８［ｇ］＝０.２／ｘ　）　　　　　　　　ｘ＝３.６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　３.６ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 7 - 　　　　（二酸化炭素ＣＯ₂ ）１ｍｏｌは（４４）ｇである。　　　　ｙ［ｍｏｌ］が５５ｇとすると　　　　（　１［ｍｏｌ］／４４［ｇ］＝ｙ／５５　）　　　　　　　　ｙ＝１.２５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　１.２５ｍｏｌ問４　塩化ナトリウム０.４ｍｏｌは何ｇか。また塩化水素２.９２ｇと分子数が同じだけのアンモニアは何ｇか（後半は関係式（２）を利用する）。　　　　　　（原子量：Ｈ＝１　Ｎ＝１４　Ｎａ＝２３　Ｃｌ＝３５.５）　　　　ＮａＣｌ１ｍｏｌは５８.５ｇである。　　　　０.４ｍｏｌがｘ［ｇ］とすると　　　　　　１［ｍｏｌ］／５８.５［ｇ］＝０.４／ｘ　　　　　　　　ｘ＝２３.４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　２３.４ｇ　　　　分子数が同じとはｍｏｌ数が等しいことである。　　　　ＨＣｌ２.９２ｇは　　　　　　１［ｍｏｌ］／３６.５＝ｙ／２.９２　　　　　　　　ｙ＝０.０８［ｍｏｌ］　である。　　　　ＮＨ₃ ０.０８ｍｏｌは　　　　　　１［ｍｏｌ］／１７［ｇ］＝０.０８／ｚ　　　　　　　　ｚ＝１.３６［ｇ］　　である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　１.３６ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 8 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ３．アボガドロの法則と物質量［ａ］アボガドロの法則［１］ドルトンは単体は原子そのものと考えていた。これに対して１８１１年に（アボガドロ）は（気体反応の法則）（ゲー・リュサックが発見）から、水素Ｈ₂ 、塩素Ｃｌ₂ 、窒素Ｎ₂ などが（二原子分子）であると提唱した。また同時に　　（すべて気体は、同温同圧の下では、同体積中に同数の分子を含む。）ことを発見した。これは（アボガドロの法則）と呼ばれる。［２］現代化学からすると、分子には大小があり、固体や液体では分子どうしが（接触）しているあるいはほぼ接触しているので、同数の分子が同体積を占めることはあり得ない。しかし気体では広い（空間）を分子が飛行しており、気体の体積は分子が持つ（運動エネルギー）で決まり、分子の大小は関係なくなるのである。［３］５章でくわしく学習するが、気体の体積は温度や圧力によって大きく変化する。そこで化学では０℃、１ａｔｍ（気圧）という状態における体積を言うことが多く、この状態は（標準状態）と呼ばれる。　１ｍｏｌの気体分子はすべて同数なのでその体積は同じになり、標準状態では２２.４［ｌ］である。この数値は記憶しよう。　　（　気体では　１ｍｏｌ＝２２.４［ｌ］（０℃、１ａｔｍ）　）　（４）［ｂ］気体の物質量　（１）～（４）をまとめると次のようになる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（気体では）　　１ｍｏｌ＝（原子量や分子量）ｇ＝６×１０²³個の粒子＝２２.４［ｌ］　（５）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（個数が同じ）　　（０℃、１ａｔｍ）この関係式を自由に使いこなせるようになる必要がある。問１　水素１.４ｍｏｌは標準状態で何［ｌ］か。また窒素５.６ｇは０℃、１ａｔｍで何［ｌ］か。（原子量：Ｎ＝１４）　　　　気体は種類によらず標準状態では１ｍｏｌは２２.４［ｌ］である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 9 - 　　　　１.４ｍｏｌがｘ［ｌ］とすると　　　　　　１［ｍｏｌ］／２２.４［ｌ］＝１.４／ｘ　　　　　　　　ｘ＝３１.３６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　３１.３６［ｌ］　　　　関係式（５）の第２項と第４項から　　　　０℃、１ａｔｍではＮ₂ は２８ｇが２２.４［ｌ］である。　　　　５.６ｇがｙ［ｌ］とすると　　　　　　２８［ｇ］／２２.４［ｌ］＝５.６／ｙ　　　　　　　　ｙ＝４.４８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　４.４８［ｌ］参考：分子の物質量を扱っているのか、原子の物質量を扱っているのかに注意を払う必要　　　がある。とくに単体は分子名と原子名が同じである。通常は、単に水素、窒素と言　　　えば、分子を指し、原子を指すときは水素原子、窒素原子と言う。問２　アンモニア分子０.５ｍｏｌには、窒素原子が何ｍｏｌ含まれるか。また水素原子は何ｍｏｌ含まれるか。　　　　アンモニア分子の化学式はＮＨ₃ である。　　　　だから分子１個には窒素原子１個と水素原子３個が含まれる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　窒素原子　０.５ｍｏｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　水素原子　１.５ｍｏｌ参考：関係式（２）（３）からｍｏｌは個数の単位であると見なせる。つまり６×１０²³ 　　　個が１ｍｏｌであり、これは１２本が１ダースであるのと同じように考えればよい。［ｃ］考察（１）アボガドロ数はどのようにして計測されるのだろうか。（２）アボガドロは気体反応の法則から、単体が分子であることや、アボガドロの法則をどのように発見したか調べてみよう。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 10 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ４．化学変化と反応式［ａ］反応式と化学式［１］化学変化は物質が別の物質に変化する現象である。これを反応式として書き表すことはラボアジェが始めた。　現在では反応式は（反応）物質と生成物質を（化学式）で示してプラスと矢印で結ぶ。問１　次の化学変化を上記に従って反応式で書け。（１）炭素が燃焼する（酸素と化合する）と二酸化炭素になる。　　　　（　Ｃ＋Ｏ₂ ―→ ＣＯ₂　）（２）塩酸に水酸化ナトリウムを加えると、水と塩化ナトリウムができる。　　　　（　ＨＣｌ＋ＮａＯＨ ―→ Ｈ₂Ｏ＋ＮａＣｌ　）［２］反応式を使用するメリットのひとつは、関係する物質の一部が分からないときにそれを推測できることである。たとえば（２）の化学変化において、水が生成することが確認できれば、もうひとつの生成物質は塩化ナトリウムであろうと（推測）できる。ただしこれはあくまで推測で、基本的には関係するすべての物質を知っておく必要がある。［ｂ］反応式と係数［１］また反応式は「いくつの物質が反応して、いくつの物質が生成するか」を表現する。たとえばナトリウムと塩素が化合して塩化ナトリウムができる場合の、完成した反応式は次のようである。　　　　（　２Ｎａ＋Ｃｌ₂ ―→ ２ＮａＣｌ　）つまりナトリウムＮａ２個と塩素Ｃｌ₂ １個が反応して塩化ナトリウムＮａＣｌ（２）個ができることを示している。このように化学式の前に書いてその物質の（個数）を表す数字は（係数）と呼ばれる。係数が（１）のときは省略する。ちなみに問１の反応式は係数がすべて１なので、完成した反応式である。［２］反応式を書くために、化学式は正確に（覚えている）必要があるが、係数の方は原子が（不滅）であることから見つけ出すことができる。たとえばメタンが燃焼して二酸化炭素と水ができる場合で考えてみよう。　まず化学式を＋と―→で結ぶ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 11 - 　　　　（　ＣＨ₄ ＋Ｏ₂ ―→ ＣＯ₂ ＋Ｈ₂Ｏ　）しかしこのままでは水素原子Ｈについては左辺が（２）個多く、酸素原子Ｏについては右辺が（１）個多い。そこで次のように酸素Ｏ₂ が２個、水Ｈ₂Ｏが２個とすると、反応の前後でどの原子の個数も増減がなくなる。ほとんどの場合はこれによって係数が確定し、反応式が完成する。　　　　（　ＣＨ₄ ＋２Ｏ₂ ―→ ＣＯ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ　）なお係数は（一番）小さい数字にする。問２　次の化学変化の反応式を書け。生成物質を示されていないときは、推測したり調べたりして完成する。（１）水を電気分解すると水素と酸素が発生する。　　　　２Ｈ₂Ｏ ―→ ２Ｈ₂ ＋Ｏ₂ （２）塩化ナトリウム水溶液に硝酸銀水溶液を加えると、白色の塩化銀が沈でんする。　　　　ＮａＣｌ＋ＡｇＮＯ₃ ―→ ＡｇＣｌ＋ＮａＮＯ₃ （３）亜鉛にうすい硫酸を加えると水素が発生する。　　　　Ｚｎ＋Ｈ₂ＳＯ₄ ―→ Ｈ₂ ＋ＺｎＳＯ₄ （４）水素と窒素を高圧下で化合させてアンモニアを合成する。　　　　Ｎ₂ ＋３Ｈ₂ ―→ ２ＮＨ₃ ［ｃ］質的変化　（化学）変化では生成物質の（性質）は反応物質の性質とは大きく（異なる）。たとえば実験では灰色の亜鉛粉末と無色の塩酸から、白色の塩化亜鉛が生成した。また水の性質はすおそと酸素の性質を混ぜたものではない。このような変化は（質的変化）と呼ばれる。　しかし他方で化学変化が起きても原子は不滅である。つまり化学変化は原子がその結合する相手を（変える）ことである。［ｄ］考察（１）質的変化の例を考えてみよ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 12 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ５．反応量［ａ］反応量　反応式は物質の（個数）の関係を示しているので、反応式を使用するもうひとつのメリットは反応物質や生成物質の量を計算できることにある。反応量が計算できることは、自分で（実験）を工夫したり、化学工場の（生産）システムを把握したり、（環境）問題を定量的に理解したりするための強力な武器を手に入れることである。［例題］マグネシウム１ｇを燃焼させると、酸化マグネシウムは何ｇできるか。また必要な酸素は標準状態で何［ｌ］か（どちらも答は少数２位で）。　　　　　　（原子量：Ｏ＝１６　Ｍｇ＝２４）　　　　まず反応式を書くと　　　　（　２Ｍｇ＋Ｏ₂ ―→ ２ＭｇＯ　）　　　　Ｍｇ（２）個からＭｇＯ（２）個ができることが分かる。　　　　したがってＭｇ（１）ｍｏｌからＭｇＯ（１）ｍｏｌができる。　　　　Ｍｇ１ｍｏｌは（２４）ｇであり　　　　ＭｇＯ１ｍｏｌは（４０）ｇであるので、　　　　Ｍｇ（２４）ｇからＭｇＯ（４０）ｇができる。　　　　当然に反応するＭｇの量が大きくなれば　　　　生成するＭｇＯの量もそれに（比例）して大きくなるので、　　　　Ｍｇのグラム数とＭｇＯのグラム数の比は（一定）で　　　　（　２４［ｇ］／４０［ｇ］　）になる。　　　　だからＭｇ１ｇからＭｇＯｘ［ｇ］ができるとすると次の関係式が成り立つ。　　　　（　２４［ｇ］／４０［ｇ］＝１／ｘ　）　　　　　　　　ｘ＝１.６６６・・・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　１.６７ｇ　　　　反応式からＭｇ（２）ｍｏｌにＯ₂（１）ｍｏｌが必要である。　　　　Ｍｇ（４８）ｇにＯ2（２２.４）［ｌ］（標準状態）が必要である。　　　　Ｍｇ１ｇにＯ₂ ｙ［ｌ］が必要であるとすると　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 13 - 　　　　（　４８［ｇ］／２２.４［ｌ］＝１／ｙ　）　　　　　　　　ｙ＝０.４６６・・・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　０.４７［ｌ］［ｂ］１［ｌ］の二酸化炭素問１　炭酸水素ナトリウムに十分な量の希硫酸（うすい硫酸）を加えて、０℃、１ａｔｍで１［ｌ］の二酸化炭素をつくりたい。反応式は次のようである。　　　　２ＮａＨＣＯ₃ ＋Ｈ₂ＳＯ₄ ―→ Ｎａ₂ＳＯ₄ ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＣＯ₂ 何ｇの炭酸水素ナトリウムを使えばよいか。　　　　　　（原子量：Ｈ＝１　Ｃ＝１２　Ｏ＝１６　Ｎａ＝２３）　　反応式からＣＯ₂ １ｍｏｌつくるのにＮａＨＣＯ₃ １ｍｏｌが必要である。　　ＣＯ₂ ２２.４［ｌ］（０℃、１ａｔｍ）つくるのにＮａＨＣＯ₃ ８４ｇが必要。　　ＣＯ₂ １［ｌ］つくるのにＮａＨＣＯ₃ ｘ［ｇ］が必要であるとすると　　　　２２.４［ｌ］／８４［ｇ］＝１／ｘ　　　　　　x＝３.７５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　３.７５ｇ問２　実験をイラストで描け。　　　　　　［ｃ］考察（１）９８年における日本の石炭消費量は１.３億トンである。これによっておよそ何億トンの二酸化炭素が発生したか、計算してみよ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 14 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ　　　宿題（３章）　　　　原子量：Ｈ＝１　Ｃ＝１２　Ｎ＝１４　Ｏ＝１６　Ｓ＝３２　　　　　　　　Ｃｕ＝６４　Ｚｎ＝６５　Ａｇ＝１０８１．黒色の酸化銅１.００ｇを水素で還元したら銅が０.８０ｇ得られた。この酸化銅の化学式を決定せよ。　　　　実験から銅と酸化銅の質量比は　　　　　　０.８０［ｇ］／１.００［ｇ］＝０.８０　　　　酸化銅の化学式をＣｕＯとするとその質量比は　　　　　　Ｃｕ／ＣｕＯ＝６４／（６４＋１６）＝０.８　　　　実験結果と一致するので　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　ＣｕＯ２．物質量に関する次の文を完成せよ。　物質１ｍｏｌはその（原子量）や（分子量）にグラム［ｇ］を付けただけの量と定義する。すると物質（１ｍｏｌ）に含まれる粒子はすべて同じで（６×１０²³）個になる。ここで酸素分子に注目しているときは１ｍｏｌは（３２）ｇであり、酸素原子に注目しているときは１ｍｏｌは（１６）ｇである。そして酸素分子１ｍｏｌに含まれる酸素原子の個数と、酸素原子１ｍｏｌに含まれる酸素原子の個数は（等しくない）。　気体では（アボガドロの法則）から、同温同圧の下では（同体積）中に（同数）の分子が含まれるので、０℃、１ａｔｍではすべての気体１ｍｏｌはその体積が（２２.４）［ｌ］になる。３．次の計算せよ。（１）硝酸銀０.１５ｍｏｌは何ｇか。　　　　ＡｇＮＯ₃ ＝１７０　　　　　　１［ｍｏｌ］／１７０［ｇ］＝０.１５／ｘ　　　　　　　　ｘ＝２５.５　　　　　　　　　　　答　２５.５ｇ（２）水素０.１ｇは何ｍｏｌか。　　　　Ｈ₂ ＝２　　　　　　１［ｍｏｌ］／２［ｇ］＝ｙ／０.１　　　　　　　　ｙ＝０.０５　　　　　　　　　答　０.０５ｍｏｌ（３）０℃、１ａｔｍの下で２.８［ｌ］のメタンは何ｇか。　　　　ＣＨ₄＝１６　　１［ｍｏｌ］＝１６［ｇ］＝２２.４［ｌ］　　　　　　１６［ｇ］／２２.４［ｌ］＝ｚ／２.８　　　　　　　　ｚ＝２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　２ｇ４．次の化学変化の反応式を書け。　（１）メタンが燃焼する。　　　　ＣＨ₄ ＋２Ｏ₂ ―→ ＣＯ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - （２）窒素と水素を高圧下で化合させてアンモニアを合成する。　　　　Ｎ₂ ＋３Ｈ₂ ―→ ２ＮＨ₃ （３）塩化ナトリウム水溶液に硝酸銀水溶液を加えると、白色の塩化銀が沈でんする。　　　　ＮａＣｌ＋ＡｇＮＯ₃ ―→ ＡｇＣｌ＋ＮａＮＯ₃ （４）水にナトリウムを投入すると、水素が発生し水酸化ナトリウムが生成する。　　　　２Ｎａ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ ２ＮａＯＨ＋Ｈ₂ ５．反応量についての次の文を完成せよ。　硫酸と水酸化ナトリウムが中和して硫酸ナトリウムが生成する反応式は次のようである。　　（　Ｈ₂ＳＯ₄ ＋２ＮａＯＨ ―→ Ｎａ₂ＳＯ₄ ＋２Ｈ₂Ｏ　）これから１ｍｏｌの硫酸が反応する水酸化ナトリウムは（２）ｍｏｌ、そしてそのとき生成する硫酸ナトリウムは（１）ｍｏｌであることが分かる。　また化学式から、赤褐色の酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）１ｍｏｌを完全に還元すると鉄（２）ｍｏｌが得られることが分かる。６．亜鉛１ｇに十分な量の希硫酸を加えると、０℃、１ａｔｍの下で何［ｌ］の水素が発生するか。またそのとき反応する硫酸は何ｇか（答は小数２位で）。　　　　反応式は　　Ｚｎ＋Ｈ₂ＳＯ_{4 ―→ ＺｎＳＯ₄ ＋Ｈ₂ 　　　　Ｚｎ１ｍｏｌからＨ₂ １ｍｏｌが発生する。　　　　Ｚｎ６５.４ｇからＨ₂ ２２.４［ｌ］（０℃、１ａｔｍ）が発生する。　　　　Ｚｎ１ｇからＨ₂ ｘ［ｌ］が発生するとして　　　　　　６５.４［ｇ］／２２.４［ｌ］＝１／ｘ　　　　　　　　ｘ＝０.３４２・・・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　０.３４［ｌ］　　　　同様にＨ₂ＳＯ₄ がｙ［ｇ］必要であるとすると　　　　　　６５.４［ｇ］／９８［ｇ］＝１／ｙ　　　　　　　　ｙ＝１.４９８・・・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　１.５０ｇ７．空気中で無声放電すると、次の反応で酸素の一部がオゾンに変化する。　　　　　　３Ｏ₂ ―→ ２Ｏ₃ いま空気１０００ｍｌが無声放電で全体の体積が９７０ｍｌになった。このとき生成したオゾンは何ｍｌか。体積の計測はすべて同温同圧の下で行うものとする。　　　　アボガドロの法則から、気体では分子数の比は体積比に一致する。　　　　生成するＯ₃ をｘ［ｍｌ］とすると　　　　反応して減少したＯ₂ は（３／２）ｘ［ｍｌ］である。　　　　　　１０００－（３／２）ｘ＋ｘ＝９７０　　　　　　　　　　ｘ＝６０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　６０ｍｌ　　　　　　　　　　（　）組　（　　）番　氏名（　　　　　　　　）} 　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 林　正幸と主万子の始めのホームページ（to our initial Home Page）にもどる。