物質の構成（純物質と混合物・分離・元素・同素体） ── 問題
基礎
- 次の物質は「単体」「化合物」「混合物」のどれですか。 水 H₂O （ア 単体 イ 混合物 ウ 化合物）
- 次の金属元素の炎色反応の色はどれですか。 Cu（銅） （ア 黄 イ 赤紫 ウ 青緑 エ 紅（深赤））
- 同素体の組み合わせとして正しいものはどれですか。 （ア 水と氷 イ 酸素 O₂ と二酸化炭素 CO₂ ウ ¹²C と ¹⁴C エ ダイヤモンドと黒鉛）
- 同素体をもつ元素の組み合わせとして正しいものはどれですか。 （ア Na・K・Ca・Ba イ S・C・O・P ウ Fe・Cu・Zn・Ag エ H・He・Ne・Ar）
- 氷を一定の割合で加熱し、温度と時間のグラフをかくと、0 ℃ でしばらく温度が一定の区間があった。この区間について正しいものはどれですか。 （ア 氷と水が共存し、熱は状態変化に使われている イ 氷のままで、熱はまったく吸収されていない ウ すべて水になり、熱は外へ逃げている エ 水が水蒸気になり、熱は蒸発に使われている）
標準
- 次の混合物を分けるのに最も適した分離法はどれですか。 砂の混じった水から砂を取り除く （ア ろ過 イ 蒸留 ウ クロマトグラフィー エ 分留）
- 次の文の「鉄」は「元素」と「単体」のどちらの意味で使われていますか。 赤血球には鉄が含まれている。 （ア 元素 イ 単体）
- 次の物質の状態変化の名前はどれですか。 液体 → 固体 （ア 凝固 イ 蒸発 ウ 昇華 エ 融解）
- 蒸留装置の使い方として正しいものはどれですか。 （ア 温度計の球部は液面につけ、冷却水は上から下へ流す イ 冷却水は流さず、温度計は液中に入れる ウ 温度計は枝の高さ、沸騰石を入れ、冷却水は下から上 エ 沸騰石は入れず、温度計は枝の高さに置く）
- ある物質の水溶液に硝酸銀水溶液を加えると白色の沈殿が生じた。この物質に含まれると考えられる元素はどれですか。 （ア 塩素 Cl イ ナトリウム Na ウ 水素 H エ 炭素 C）
- ペーパークロマトグラフィーで、原点から溶媒の先端までの距離が 5 cm のとき、ある色素のしみの中心は原点から 2.4 cm の位置にあった。この色素の Rf 値はいくらですか。
- 水を加熱すると 100 ℃ でしばらく温度が一定になった。一方、水とエタノールの混合物を加熱すると、沸騰が始まっても温度がゆるやかに上がり続けた。この結果から考えられることとして最も適当なものはどれですか。 （ア 混合物は加熱しても状態変化が起こらない イ 混合物は 100 ℃ より高い温度でしか沸騰しない ウ 混合物は沸騰している間も温度が一定にならない エ エタノールは水に溶けると沸点が 100 ℃ になる）
- 砂・塩化ナトリウム・ヨウ素の混合物から、それぞれを取り出したい。操作の順として最も適当なものはどれですか。 （ア 昇華法でヨウ素 → 水に溶かしてろ過で砂 → 水を蒸発させて塩化ナトリウム イ ろ過で砂 → 昇華法で塩化ナトリウム → 水を蒸発させてヨウ素 ウ 水に溶かしてろ過で砂 → 昇華法でヨウ素 → 水を蒸発させて塩化ナトリウム エ 水を加えて蒸留で塩化ナトリウム → ろ過で砂 → 昇華法でヨウ素）
- ペーパークロマトグラフィーで、色素 P・Q・R とインク X を同じ条件で展開し、Rf 値を求めた。 色素 P｜0.25 色素 Q｜0.50 色素 R｜0.80 インク X｜0.25 と 0.80 の 2 か所 インク X に含まれていると考えられる色素はどれですか。 （ア P と R イ P と Q と R ウ P と Q エ Q と R）
- ある有機物を完全に燃やし、出てきた気体を石灰水に通すと白くにごった。また、容器の内側についた液体に塩化コバルト紙をつけると青色から赤色に変わった。この有機物に含まれていると確かにいえる元素はどれですか。 （ア 水素と窒素 イ 炭素と水素 ウ 炭素と酸素 エ 炭素と塩素）
発展
- 純物質と混合物を区別する方法として正しいものはどれですか。 （ア 色を見る。純物質はどれも無色 イ 水に溶けるかを調べる。純物質は溶けない ウ 重さを量る。純物質のほうが軽い エ 加熱し、温度が一定になる点を調べる）
- 黄リンと赤リンについて正しいものはどれですか。 （ア リンの同素体で、黄リンは水中に保存する イ リンの同位体で、化学的性質がほぼ同じもの ウ どちらもリンを含む化合物である エ 黄リンは安定で、赤リンは自然発火する）
- 硝酸カリウムの溶解度（水 100 g に溶ける最大の質量）は下の表のとおりである。60 ℃ の水 150 g に硝酸カリウムを限度まで溶かしたあと、20 ℃ まで冷やした。出てくる結晶は何 g ですか。 温度｜20 ℃｜60 ℃ 溶解度（g）｜32｜109
- ある水溶液の炎色反応を調べると黄色だった。この水溶液が塩化ナトリウム水溶液かどうかを確かめるために、次に行う実験として最も適当なものはどれですか。 （ア 硝酸銀水溶液を加え、白い沈殿ができるか調べる イ 石灰水を加え、白くにごるかどうか調べる ウ もう一度炎色反応を行い、色の濃さを調べる エ フェノールフタレイン液を加え、赤くなるか調べる）
物質の構成（純物質と混合物・分離・元素・同素体） ── 解答
基礎
- ウ 化合物 1 種類の元素だけの物質は単体、2 種類以上の元素が結びついた物質は化合物、2 種類以上の物質が混ざったものは混合物（空気・海水・石油・合金・塩酸＝塩化水素の水溶液）。答え：化合物。
- ウ 青緑 リアカー（Li 赤）無き（Na 黄）K 村（K 赤紫）動力（Cu 青緑）借りようと（Ca 橙赤）するもくれない（Sr 紅）馬力（Ba 黄緑）。答え：青緑。
- エ ダイヤモンドと黒鉛 同素体は同じ元素からなる単体で性質が違うもの（炭素：ダイヤモンド・黒鉛・フラーレン）。水と氷は状態の違い、¹²C と ¹⁴C は同位体。
- イ S・C・O・P SCOP：硫黄・炭素・酸素・リン。
- ア 氷と水が共存し、熱は状態変化に使われている 融点 0 ℃ では、加えた熱が固体を液体に変えるのに使われ（融解熱）、氷が全部とけるまで温度は上がらない。
標準
- ア ろ過 固体と液体はろ過、沸点の差は蒸留（複数なら分留）、溶解度の温度差は再結晶、溶媒への溶けやすさは抽出、昇華しやすい物質は昇華法、吸着の差はクロマトグラフィー。答え：ろ過。
- ア 元素 「〜からできている・〜を含む」のように成分の名前として使われていれば元素、「燃える・気体である・反応する」のように具体的な物質の性質を述べていれば単体。答え：元素。
- ア 凝固 固 → 液は融解、液 → 固は凝固、液 → 気は蒸発、気 → 液は凝縮、固 ⇄ 気は昇華（ドライアイス・ヨウ素・ナフタレン）。答え：凝固。
- ウ 温度計は枝の高さ、沸騰石を入れ、冷却水は下から上 出ていく蒸気の温度を測るために枝の高さ。突沸防止に沸騰石。冷却器を水で満たすために下から上。
- ア 塩素 Cl Ag⁺ ＋ Cl⁻ → AgCl（白色沈殿）。炭素は石灰水の白濁、ナトリウムは炎色反応（黄）で確認する。
- 0.48 Rf 値 ＝ 色素の移動距離 ÷ 溶媒の移動距離 ＝ 2.4 ÷ 5 ＝ 0.48。同じ条件なら物質ごとにほぼ決まった値になる。
- ウ 混合物は沸騰している間も温度が一定にならない 純物質は沸騰中の温度（沸点）が一定。混合物は成分の割合が沸騰中に変わるので、温度が一定にならない。純物質か混合物かを見分ける手がかりになる。
- ア 昇華法でヨウ素 → 水に溶かしてろ過で砂 → 水を蒸発させて塩化ナトリウム ヨウ素は加熱すると昇華するので最初に取り出す。残りを水に溶かすと砂だけが溶けないのでろ過で分け、ろ液の水を蒸発させると塩化ナトリウムが残る。
- ア P と R 同じ条件では、同じ物質は同じ Rf 値になる。X のしみの Rf 値 0.25 と 0.80 は P と R に一致する。
- イ 炭素と水素 石灰水の白濁で二酸化炭素（C）、塩化コバルト紙の変色で水（H）が分かる。酸素は空気からも入るので、この実験だけでは含まれているとはいえない。
発展
- エ 加熱し、温度が一定になる点を調べる 加熱したときの温度変化を調べる。純物質は決まった融点・沸点をもち、その間は温度が一定になる。混合物は割合によって変わり、変化中も温度が上がり続ける。
- ア リンの同素体で、黄リンは水中に保存する 黄リンと赤リンはリンの同素体。黄リンは毒性が強く空気中で自然発火するので水中保存。赤リンは比較的安定で、マッチの側薬に使われる。
- 115.5 水 150 g に溶ける量は 60 ℃ で 109 × 150/100 g、20 ℃ で 32 × 150/100 g。差の 115.5 g が結晶として出てくる（再結晶）。
- ア 硝酸銀水溶液を加え、白い沈殿ができるか調べる 黄色の炎色反応でナトリウムは分かるので、残る塩素を確かめる。塩化物イオンは硝酸銀水溶液で白い沈殿（塩化銀）をつくる。
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