銅の酸化と還元

【例題】  次の実験1,2について、問いに答えよ。 【実験1】
 ステンレス皿に銅粉0.20gを広げ、皿全体の質量をはかった後、図1のように、ガスバーナーでよく加熱した。皿が冷えてから、皿全体の質量をはかった。質量の変化がなくなるまで、この操作をくり返した。さらに、銅粉の質量を0.20gずつかえて同様の実験を行った。
図2は、実験の結果をグラフにまとめたものである。


【実験2】
  酸化銅6.00と炭素1.00gをよく混ぜて試験管に入れ、図3のようにガスバーナーで加熱すると気体が発生し、石灰水が白くにごった。気体の発生が止まったらガラス管を石灰水からぬいて、火を消し、ピンチコックでゴム管を閉じた。試験管が冷えてから、試験管に残った物質の質量をはかったところ5.35gであった。
(1)実験1で、銅の質量と生成した酸化銅の質量の比を答えよ。 (2)実験2で、酸化銅がすべて還元されたものとすると、酸化された炭素は何gか、求めよ。 (3)実験の結果から炭素原子1個と酸素原子1個の質量比を求めよ。
【ポイント】 定比例の法則
化学変化に関係する物質の質量比は常に一定である。

(1)グラフから読み取る。
銅0.8のときに酸化銅1.0なので
銅:酸化銅  = 0.8:1.0 = 4:5
【答】 4:5
(2) (1)から銅:酸化銅 = 4:5
6gの酸化銅を還元してできる銅をxとすると
4:5 = x:6
5x = 24
x = 4.8
試験管に残った物質のうち銅が4.8gなので
5.35 -4.8 = 0.55 が炭素
よって酸化された炭素は 1-0.55 = 0.45
【答】0.45g
(3) 酸化銅6gが銅4.8gになったので
6-4.8=1.2 が酸素
炭素0.45と酸素1.2が化合してCO2となる
ところが酸素は2原子あるので
炭素1原子:酸素1原子 = 0.45:0.6 = 3:4
【答】 3:4

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