化学変化と質量2(発展)

うすい塩酸にマグネシウムを入れて気体を発生させる実験を行った。これについて問に答えよ。ただし実験で使用したビーカーは全て同じ質量である。 実験
　ビーカーの中にうすい塩酸を50cm³いれて質量を測ったら85.0gだった。この中にマグネシウム1.2gを入れると気体が発生した。気体の発生が止まった後、ビーカー全体の質量を測った。マグネシウムの質量を2.4g, 3.6g, 4.8g, 6.0g, 7.2g, 8.4gと変えて同様の実験を行った。実験の結果をまとめたものが下の表である。
表
マグネシウムの質量(g)1.22.43.64.86.07.28.4 実験後ビーカー全体の質量(g)86.187.288.389.490.691.893.0 この実験の化学反応式を書きなさい。 マグネシウムを8.4g入れたときの実験で溶け残ったマグネシウムを全て溶かすためにはこの実験で用いたものと同じ濃度のうすい塩酸が少なくとも何cm³必要か。 この実験で用いたものと同じ濃度のうすい塩酸75cm³にマグネシウム8.4gをいれたとき発生する気体は何gか。 この実験で用いたものと同じ濃度のうすい塩酸125cm³にマグネシウム10.8gをいれたとき発生する気体は何gか。 炭酸水素ナトリウムにうすい塩酸を加えて気体を発生させる実験を行った。これについて問に答えよ。ただし、実験に使ったビーカーは全て同じ質量である。 実験
　80.0gのビーカーに炭酸水素ナトリウムを4.2g入れて、うすい塩酸30.0gを加えると気体が発生した。気体の発生が完全に止まってからビーカー全体の質量を測った。加えるうすい塩酸の質量を40.0g, 50.0g, 60.0g, 70.0g, 80.0g.,と変えて同様の実験を行った。その結果をまとめたものが下の表である。
表
うすい塩酸の質量(g)30.040.050.060.070.080.0 反応後のビーカー全体の質量(g)113.0122.6132.2142.0152.0162.0 この実験の化学反応式を書きなさい。 炭酸水素ナトリウム4.2gを完全に溶かすためには、この実験で用いたものと同じ濃度の塩酸が何g必要か。またその時に発生する気体は何gか。 この実験で用いたものと同じ濃度の塩酸85.0gに炭酸水素ナトリウム6.3gをいれたとき発生する気体は何gか。

1.
(1) Mg+2HCl→H₂+MgCl₂
(2) 37.5cm³
(3) 0.6g
(4) 0.9g
2.
(1) NaHCO₃+HCl→NaCl+H₂O+CO₂
(2) 塩酸55.0g 気体2.2g
(3) 3.3g

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85gなので、マグネシウム1.2gを入れると86.2gこれが1回めの実験前のビーカー全体の質量である。
実験後に86.1gになっているので発生した水素は0.1gである。
各回の実験について同様にして表に表す↓ ビーカー＋塩酸85.085.085.085.085.085.085.0マグネシウムの質量(g)1.22.43.64.86.07.28.4実験前86.287.488.689.89192.293.4実験後のビーカー全体の質量(g)86.187.288.389.490.691.893.0発生した水素(g)0.10.20.30.40.40.40.4 1回めの実験で水素が0.1g発生している。2回めで発生する水素が増えていることから1回めではマグネシウム1.2gがすべ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1.2:0.1=12:1となる。
4回目以降の実験で発生した水素が0.4gから増えていないので、塩酸50cm³がすべて使われたときに発生する水素が0.4gだとわかる。
マグネシウムと水素の比から0.4gの水素は4.8gのマグネシウムが溶けた時の量である。
つまり、50cm³の塩酸と4.8gのマグネシウムが過不足なく反応し0.4gの水素が発生する。

(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)　実験では4.8gのマグネシウムが溶けるので8.4-4.8=3.6
溶け残っているマグネシウムは3.6g
塩酸50に対してマグネシウム4.8が溶けるのでマグネシウム3.6を溶かす塩酸をxとすると
50:4.8=x:3.6
4.8x=50×3.6
x=37.5
(3),(4)では塩酸とマグネシウムの比が50:4.8になっていないので
どちらがあまるのか確認する必要がある。
(3) 塩酸75で溶かすことのできるマグネシウムをxとすると
50:4.8=75:x
50x=4.8×75
x=7.2
塩酸75cm³で溶かすことのできるマグネシウムは7.2gなので
8.4gのマグネシウムを入れても溶け残ることがわかる。
発生する水素をygとすると
12:1=7.2:y
12y=7.2
y=0.6

(4) 塩酸125cm³で溶かすことのできるマグネシウムをxとすると
50:4.8=125:x
50x=4.8×125
x=12
塩酸125cm³で溶かすことのできるマグネシウムは12gなので
10.8gのマグネシウムを入れるとすべて溶けて塩酸があまる。
発生する水素をygとすると
12:1=10.8:y
12y=10.8
y=0.9