姿は変わっても、同じ物質
固体・液体・気体の間で姿が変わるのが状態変化。氷・水・水蒸気はいずれも水。固体から液体は融解、液体から固体は凝固。目に見えない気体の水蒸気と、細かい液体の水滴である白い湯気を区別しよう。蒸発は表面から、沸騰は内部からも気体になる。
前後の状態を読む。蒸発は沸点より低い温度でも起こる。
物質の姿と状態変化 — 攻略せよ。
STAGE 07 / CHEMISTRY / 中1
氷・水・水蒸気。姿が変わると、何が変わって何が変わらない？ 質量・体積・粒子・温度と蒸留を、条件と根拠で攻略しよう。登録不要・無料。
KEY POINTS
物質の姿と状態変化の5つのポイント
姿・量・温度を分けて、実験の条件から判断しよう。
体積と質量は、別々に追う
出入りのない状態変化では質量は変わらない。ロウは固まると体積が小さくなるが、水は氷になると体積が大きくなる。密度＝質量÷体積なので、同じ質量なら体積が増えると密度は小さくなる。開いた容器から気体が逃げる場合は、残った物の質量が減る。
出入りなし → 質量一定 ／ 水とロウの体積変化は同じではない。
大きくなるのは粒子ではなく間隔
粒子モデルでは、状態変化によって粒子の数や粒子自体の大きさが変わるのではなく、集まり方や運動が変わると考える。液体が加熱されて気体になると、粒子の運動が激しくなり、粒子の間隔が大きく広がる。
質量の保存は数、体積の変化は集まり方と関連づける。
境界の温度と、変化の途中を区別
融点は固体が液体になる温度、沸点は液体が沸騰する温度。同じ純粋な物質・同じ圧力なら、これらは物質の量で変わらない。純粋な物質の融解中や沸騰中は温度がほぼ一定。融点では固体と液体が共存し得るので、温度だけで全部液体と決めない。水の融点0℃・沸点100℃は通常の気圧での値。
同じ圧力で、融点より高く沸点より低ければ液体。境界では条件を読む。
沸点の違いで、気体にして集める
蒸留は液体を加熱して気体にし、冷やして再び液体として集める分離方法。水とエタノールなら、初めは沸点の低いエタノールを多く含む液が集まる。ただし水も含まれ、普通の蒸留1回で純粋なエタノールだけになるとは限らない。ろ過・再結晶と操作や取り出す物が違う。
加熱 → 気体 → 冷却 → 液体 ／ 『多く含む』≠『それだけ』。
CHECK & REASON
状態変化を4つの視点で読む
温度だけを見る前に、どの物質・どの状態・どこまでを測っているか確かめよう。
- CHECK 01前後の姿
固体・液体・気体のどこからどこへ？
- CHECK 02出入りと量
質量・体積・密度を混同しない。
- CHECK 03温度の条件
圧力をそろえ、境界と途中を区別。
- CHECK 04操作と理由
分離方法や安全操作を根拠で選ぶ。
WATCH OUT
ここでつまずかない
体積が増えるから質量も増える
出入りがなければ質量は同じ。体積が増すと同じ質量の密度は小さくなる。
100℃にならないと水は気体にならない
蒸発は室温でも表面から起こる。沸騰では内部からも水蒸気が生じる。
0℃なら水は全部氷、または全部液体
融けている途中は氷と水が共存する。温度と途中の条件を合わせて判断。
蒸留なら初めの液は必ず純粋
エタノールを多く含むことと、水が全くないことは別。
UNIT TEST / 単元テスト
物質の姿と状態変化 単元テスト
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