状態変化・融点と沸点・蒸留 ── 問題
基礎
- 窒素の融点は −210℃、沸点は −196℃ である。−200℃ のとき、この物質はどの状態ですか。 （ア 固体と液体が混ざった状態 イ 気体 ウ 固体 エ 液体）
- 液体のロウが固体になるとき、質量と体積はどうなりますか。 （ア 質量は変わらず、体積は小さくなる イ 質量は変わらず、体積は大きくなる ウ 質量も体積も小さくなる エ 質量も体積も変わらない）
- 氷が水に浮く理由として正しいものはどれですか。 （ア 氷のほうが水より密度が小さいから イ 氷のほうが水より質量が小さいから ウ 氷のほうが水より温度が低いから エ 氷の中に空気が入っているから）
- 純粋な物質の融点・沸点について正しいものはどれですか。 （ア 物質の種類によって決まっていて、量には関係しない イ 量が多いほど高くなる ウ 量が多いほど低くなる エ 加熱の強さによって変わる）
- 固体を加熱したときのグラフで、温度が一定になっている区間で起こっていることはどれですか。 （ア 固体がとけて液体になっている途中で、固体と液体が混ざっている イ 加熱が止まっている ウ すべて固体のままである エ すべて液体になって温まっている）
標準
- ある純粋な固体を一定の火力で加熱し、温度を測った。加熱を始めて 4 分後に 63℃ になり、その後 6 分間は温度が変わらず、再び温度が上がり始めた。加熱を始めて 12 分後の物質の状態はどれですか。 （ア 固体と液体が混ざった状態 イ 液体 ウ 固体 エ 気体）
- ある固体 10 g を加熱したところ、融点で温度が一定になる時間は 4 分だった。同じ火力で同じ固体 30 g を加熱すると、融点とその一定になる時間はどうなりますか。 （ア 融点は 3 倍になり、時間は同じ イ 融点は同じで、一定になる時間は約 4 分より短くなる ウ 融点も時間も同じ エ 融点は同じで、一定になる時間は約 12 分になる）
- 水とエタノールの混合物を蒸留したとき、最初に集まる液体の特徴はどれですか。 （ア エタノールを多く含み、火をつけると燃える イ 水を多く含み、火をつけても燃えない ウ 純粋な水である エ 食塩を多く含む）
- 蒸留の実験で、温度計の球部を枝つきフラスコの枝の高さに合わせる理由はどれですか。 （ア 出ていく気体の温度を測るため イ 液体の温度を測るため ウ 温度計が割れないようにするため エ フラスコが倒れないようにするため）
- 液体を加熱するとき沸騰石を入れる理由はどれですか。 （ア 急な沸騰（突沸）を防ぐため イ 沸点を下げるため ウ 沸点を上げるため エ 液体の色を変えるため）
- 食塩水を加熱したときの温度変化の特徴はどれですか。 （ア 沸騰しても温度が一定にならず、上がり続ける イ 100℃ でぴったり一定になる ウ 78℃ で一定になる エ 加熱しても温度が上がらない）
発展
- 状態変化と化学変化のちがいとして正しいものはどれですか。 （ア 状態変化では物質そのものは変わらないが、化学変化では別の物質になる イ 状態変化では質量が変わるが、化学変化では変わらない ウ 状態変化は元にもどらないが、化学変化は元にもどる エ ちがいはない）
状態変化・融点と沸点・蒸留 ── 解答
基礎
- エ 液体 融点より低ければ固体、融点と沸点の間なら液体、沸点より高ければ気体。−200℃ は融点と沸点の間なので 液体。
- ア 質量は変わらず、体積は小さくなる 状態変化で粒子の数は変わらない（質量一定）。ふつうの物質は固体のほうが体積が小さい（中央がへこむ）。水は例外。
- ア 氷のほうが水より密度が小さいから 水は凍ると体積が大きくなる（質量は同じ）→ 密度が小さくなる → 浮く。
- ア 物質の種類によって決まっていて、量には関係しない 融点・沸点は物質固有。量が変わると一定温度が続く時間が変わるだけ。
- ア 固体がとけて液体になっている途中で、固体と液体が混ざっている 加えた熱が状態変化に使われるため温度が上がらない。この温度が融点。
標準
- イ 液体 63℃ が融点。4 分より前は固体、4 分から 10 分までは固体と液体が混ざってとけている途中、10 分より後はすべて液体。12 分後は 液体。
- エ 融点は同じで、一定になる時間は約 12 分になる 融点は物質で決まり量によらない。とけきるのに必要な熱は量に比例するので、時間は 3 倍の約 12 分。
- ア エタノールを多く含み、火をつけると燃える 沸点の低いエタノール（78℃）が先に気体になって出てくる。
- ア 出ていく気体の温度を測るため 集めている気体（蒸気）が何℃で出ているかを知るため。
- ア 急な沸騰（突沸）を防ぐため 小さな穴から泡が出て、おだやかに沸騰する。
- ア 沸騰しても温度が一定にならず、上がり続ける 混合物の沸点は決まった値にならない。純粋な水なら 100℃ で一定。
発展
- ア 状態変化では物質そのものは変わらないが、化学変化では別の物質になる 氷→水→水蒸気はすべて水（H₂O）。化学変化（例：水の電気分解）では水素と酸素という別の物質になる。
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