LastUpDate 2017/02/06
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化学変化と質量3(発展) 1(1)の解説

(1)
化学変化に関係する物質の質量比は常に一定である。
マグネシウムと塩酸は何対何で反応し、それに対して塩化マグネシウムと水素がどれだけ発生するか。
この比を実験結果から導く。
実験結果の表を見るときに重要なのは発生する気体の質量である。

ビーカー+塩酸の質量は120.0gなのでこれにマグネシウム2.4gを入れると122.4gとなる。
これが1回めの実験前のビーカー全体の質量である。
実験後のビーカー全体の質量は122.2gなので発生した気体は0.2gである。
同様に各回の実験について表に表す。↓

ビーカー+塩酸120.0120.0120.0120.0120.0
マグネシウム2.44.87.29.612.0
実験前のビーカー全体122.4124.8127.2129.6132.0
実験後のビーカー全体122.2124.4126.6128.9131.3
発生した水素0.20.40.60.70.7

1回目に比べて2回目、2回目に比べて3回目、3回目に比べて4回目と発生する水素が増えているので、
1,2,3回目まではマグネシウムが全て溶けたことがわかる。
つまりマグネシウムと水素の比は2.4:0.2=12:1である。
4回目以降の実験で発生した水素が0.7gから増えていないので、塩酸40cm3
すべて使われた時に発生する水素が0.7gだとわかる。
マグネシウムと水素の比は12:1なので、水素0.7gが発生するときのマグネシウムをxとすると
12:1=x:0.7
x=8.4
したがって、塩酸40cm3とマグネシウム8.4gが過不足無く反応し水素0.7gが発生する。

①  マグネシウムに塩酸をかけると塩化マグネシウムになり、水素が発生する。
Mg+2HCl→H2+MgCl2

② 上記説明の通り 8.4g
 ③,④では塩酸とマグネシウムの比が40:8.4になっていないので
どちらがあまるのか確認し、マグネシウムが何g溶けるのか調べる。

③ 塩酸80cm3で溶かすことのできるマグネシウムをxとすると
40:8.4=80:x
x=16.8
つまり、80cm3の塩酸に、18.0gのマグネシウムを入れると
塩酸が全て使われ、マグネシウムは16.8g溶けて1.2gが溶け残る。
発生する水素をyとすると
12:1=16.8:y
y=1.4
④ 塩酸120cm3で溶かすことのできるマグネシウムをxとすると
40:8.4=120:x
x=25.2
つまり、120cm3の塩酸に、24.0gのマグネシウムを入れると
塩酸は全て使われず、マグネシウム24.0gがすべて溶ける。
そこで発生する水素をyとすると
12:1=24:y
y=2

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