化学変化と質量の予想問題5問——比の使い分けと増えた質量の意味を1問ずつ解説

答え：2.5gできます

考え方：銅：酸素＝4：1で結びつくので、できる酸化銅は 4＋1＝5 にあたり、銅：酸化銅＝4：5になります。決まった比で結びつくことを使います。

解き方：銅：酸化銅＝4：5 なので、酸化銅の質量は銅の質量の4分の5倍です。2.0gの4分の5倍で2.5gです。

よくあるミス：① 銅：酸素の比4：1をそのまま使って、酸素の質量（0.5g）を答えてしまうミス。聞かれているのは酸化銅の質量です。② 比の4と1を逆にするミス。銅のほうが重く、結びつく酸素は銅の4分の1です。

確かめ：結びついた酸素は、酸化銅2.5gから銅2.0gを引いて0.5gです。銅2.0gと酸素0.5gの比は4：1になり、問題の比と一致します。

答え：結びついた酸素は1.2gで、酸化マグネシウムは3.0gです

考え方：マグネシウム：酸素＝3：2 なので、マグネシウム：酸化マグネシウム＝3：5 です。銅とマグネシウムで比がちがうことに注意します。

解き方：酸素はマグネシウムの3分の2倍なので、1.8gの3分の2倍で1.2g。酸化マグネシウムはマグネシウムと酸素を合わせて3.0gです（1.8gの3分の5倍でも求められます）。

よくあるミス：① 銅の比（4：1）とマグネシウムの比（3：2）を取りちがえるミス。銅は「4：1：5」、マグネシウムは「3：2：5」と、酸化物まで3つ並べて覚えると混乱しにくくなります。② 酸化マグネシウムの質量を求めるとき、酸素の分を足し忘れるミス。

確かめ：マグネシウム1.8gと酸素1.2gの比は、どちらも0.6でわると3：2になります。合計3.0gは、質量保存の法則にも合っています。

答え：残った銅は1.6gです

考え方：加熱で増えた質量は、結びついた酸素の質量です。結びついた酸素から、実際に反応した銅の質量を比で求め、最初の銅から引きます。

解き方：結びついた酸素は、3.6gから3.2gを引いて0.4g。銅：酸素＝4：1 なので、反応した銅は酸素の4倍で1.6g。残った銅は、3.2gから1.6gを引いて1.6gです。

よくあるミス：① 増えた0.4gをそのまま「残った銅」と答えてしまうミス。増えた分は酸素です。② 加熱後の3.6gを全部酸化銅と考えるミス。加熱後の物質には、まだ反応していない銅もふくまれています。

確かめ：反応した銅1.6gと酸素0.4gで酸化銅は2.0g。これに残った銅1.6gを加えると3.6gになり、加熱後の質量と一致します。

答え：発生した二酸化炭素が容器の外に出ていったからで、その質量は0.8gです

考え方：化学変化の前後で、物質全体の質量は変わりません（質量保存の法則）。密閉していれば発生した気体も容器の中にあるので、質量は同じです。ふたを開けると、気体が外へ出ていくぶんだけ軽くなります。

解き方：塩酸と炭酸水素ナトリウムが反応すると二酸化炭素が発生します。ふたを開けると二酸化炭素が出ていくので、減った質量がその気体の質量です。80.0gから79.2gを引いて0.8gです。

よくあるミス：① 「化学変化で物質がなくなったから軽くなった」と考えるミス。物質はなくならず、気体として容器の外へ出ただけです。② 密閉したまま反応させたときも軽くなると考えるミス。密閉していれば質量は変わりません。

確かめ：もう一度ふたを閉めた状態で同じ実験をすれば、反応の前後で80.0gのまま変わりません。減ったのはふたを開けたあとだけなので、気体が出ていったという説明と合っています。

答え：3.2gです

考え方：炭素は酸化銅から酸素をうばい、酸化銅は銅にもどります（還元）。同時に炭素は酸化されて二酸化炭素になります（2CuO ＋ C → 2Cu ＋ CO₂）。酸化銅と銅の質量の比は、酸化のときと同じ4：5の関係です。

解き方：銅：酸化銅＝4：5 なので、銅は酸化銅の5分の4倍です。4.0gの5分の4倍で3.2gです。

よくあるミス：① 比を逆に使って、4.0gの4分の5倍（5.0g）としてしまうミス。銅は酸化銅より軽いはずなので、答えが4.0gより大きくなったらおかしいと気づけます。② 還元と酸化を取りちがえるミス。酸化物から酸素がうばわれるのが還元です。

確かめ：うばわれた酸素は、4.0gから3.2gを引いて0.8gです。銅3.2gと酸素0.8gの比は4：1で、銅と酸素の結びつく比と一致します。

銅と酸素は4：1、マグネシウムと酸素は3：2の質量の比で結びつきます。できる酸化物まで並べると、銅は4：1：5、マグネシウムは3：2：5です。

金属に結びついた酸素の質量を表します。そこから比を使って、実際に反応した金属の質量を求めることができます。

化学変化で発生した気体が容器の外へ出ていくからです。密閉したままなら、化学変化の前後で全体の質量は変わりません（質量保存の法則）。