東京都立高等学校共通理科過去問研究
2021年度東京都立高等学校理科入試問題は、大問６題構成でした。
内容は１．小問集合6問 ２．自由研究に関する問題 ３．天気の変化と気象に関する問題 ４．ツユクサの観察と実験 ５．炭酸水素ナトリウムの加熱実験 ６．電流と自戒に関する問題題 でした。
今回は ５．炭酸水素ナトリウムの加熱実験を解説します。
都立高校2021年度理科入試問題5. 炭酸水素ナトリウムの加熱実験 問題
都立高校2021年度理科入試問題5. 炭酸水素ナトリウムの加熱実験 問１ 解説解答
また、＜実験1＞の(6) 水5.0c㎥を入れた試験管を2本用意し、一方の試験官には炭酸水素ナトリウムを、もう一方の試験官には＜実験1＞の(5)「加熱後の試験管Aの中に残った物質の質量を測定した。」の物質をそれぞれ1.00g入れ、水への溶け方を観察した。」の炭酸水素ナトリウム水溶液と加熱後の物質の水溶液のpHの値について述べたものとして適切なのは、下の②のア～ウのうちではどれですか。
解説解答
炭酸水素ナトリウムを加熱し、発生した機体を水上置換法で集める実験をするときの注意点。
1.試験管は加熱するとき、できた液体が加熱部分に流れて破損するのを防ぐため、口を少し下げる。
2.水が試験管に逆流しないように、水槽からガラス管を抜いた後に加熱をやめる。
→ 加熱を止めて冷えると試験管の内部の気圧が下がり水槽の水が逆流する危険性があるから。
3.試験管にもともとあった空気が出るため1本目の試験管に集めた機体は捨てる。
答 エ：試験管A内の気圧が下がるので、水槽の水が試験管Aに流れ込むことを防ぐため。
炭酸水素ナトリウム(重曹)は化学式NaHCO3。常温で白色の粉末状である。水溶液のpHはアルカリ性を示すものの、フェノールフタレインを加えても変色しない程度の弱い塩基性である。炭酸水素ナトリウムが分解するときにCO2を出し、分解後はより強いアルカリになるので、pHの値は大きくなる。
答 イ：炭酸水素ナトリウム水溶液よりも加熱後の物質の水溶液の方がpHの値が大きい。
都立高校2021年度理科入試問題5. 炭酸水素ナトリウムの加熱実験 問２ 解説解答
解説解答
1種類の物質が別の2種類以上の物質に分かれる化学反応を分解という。特に加熱して起こる分解を熱分解。 2種類以上の元素が化学反応を起こして結合し新しい物質を生じることは化合。
＜実験1＞の(2)で試験管A内で起きている化学変化は 分解
ア 酸化銀を加熱したときに起こる化学変化は 分解
イ マグネシウムを加熱したときに起こる化学変化は 化合
ウ 鉄と硫黄の混合物を加熱したときに起こる化学変化は 化合
エ 鉄粉と活性炭の混合物に食塩水を数滴加えたときに起こる化学変化は化合
活性炭と食塩水は反応を促進する働き。
■がNa，〇がC ◎がO ●がH
答 ア・エ
都立高校2021年度理科入試問題5. 炭酸水素ナトリウムの加熱実験 問3 解説解答
問3 ＜結果2＞から、炭酸水素ナトリウムの質量と発生した気体の質量との関係を表したグラフとして適切なのは、次のうちではどれか。
解説解答
| 炭酸水素ナトリウムの質量(g) | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 |
| 反応前後の質量の差 | 0.24 | 0.48(0.24×2) | 0.72(0.24×3) | 0.96(0.24×4) | 1.33(0.24×5.5) | |
| 反応後の質量 | 79.74 | 79.98 | 80.22 | 80.46 | 80.83 | 81.33 |
| 反応後の質量の差 | 0.24 | 0.37 | ||||
| 0.24 | 0.5 | |||||
反応後の質量の差の表より、炭酸水素ナトリウムの質量が2.0gまでは反応後の質量の増加量が0.24gずつで、反応前後の質量の差も2倍，3倍，4倍と比例の関係になっている。2.00gを超えてから増加量が増えていることから反応しきれない炭酸水素ナトリウムがあることを示している。
したがって グラフは[ウ][エ]が考えられるが、[エ]では2.0gから2.5gの質量の増加の割合と2.5gから3.0gの質量の増加量が等しくなっている。よって、2.5gから3.0gの質量増加量が大きいので[ウ]が正解となる。
答 ウ
都立高校2021年度理科入試問題5. 炭酸水素ナトリウムの加熱実験 問4 解説解答
[問4] ＜実験2＞で用いた塩酸と同じ濃度の塩酸10.0c㎥に、炭酸水素ナトリウムが含まれているベーキングパウダー4.00gを入れたところ、0.65gの気体が発生した。ベーキングパウダーに含まれている炭酸水素ナトリウムは何%か。答えは、小数第一位を四捨五入して整数で求めよ。
解説解答
グラフ[ウ]より、気体が0.65g発生するときの炭酸水素ナトリウムの質量は1.25g
ベーキングパウダー4.00gのなかに炭酸水素ナトリウムが1.25g含まれていることになるので
ベーキングパウダーに含まれている炭酸水素ナトリウムは 1.25÷4 = 0.3125
小数第一位を四捨五入して整数で求めるので、 31%
答 31%