状態変化と温度に関する問題 点数が上がる高校入試理科問題

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身近な物質で登場する、状態変化と温度に課する問題演習を行います。物質をおだやかに加熱した際に、どのような温度変化が起こるのか確認しましょう。

状態変化と温度に関する問題

問題パルミチン酸を加熱し、温度を変化させる実験を行った。これについて、次の各問いに答えなさい。

実験

図1のように、太い試験管に短く切った割りばしを入れてから、パルミチン酸の粉末が入った試験管をさしこんだ。ビーカーに水を入れ、ガスバーナーに火をつけて加熱し、30秒ごとにパルミチン酸の温度を測定した。図2は、加熱を始めてから20分後までの温度変化を表したグラフである。

状態変化と温度

(1)パルミチン酸を加熱する際、割りばしを入れた試験管にパルミチン酸の粉末が入った試験管を入れる理由を、簡潔に答えなさい。

(2)図2の加熱時間と温度のグラフで、加熱時間が10分から18分までは水平な部分がある。このときの温度を何というか。

(3)図2の温度変化から、パルミチン酸は純粋な物質と混合物のどちらと考えられるか。

(4)パルミチン酸を加熱して6分後と、14分後の物質の状態をそれぞれ答えなさい。

(5)パルミチン酸を加熱して20分以降も加熱を続けたが、パルミチン酸の温度は100℃以上にならず。沸とうも始まらなかった。この理由を簡潔に答えなさい。

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状態変化と温度に関する問題 解答・解説

(1)パルミチン酸の温度をゆっくりと上げるため。

パルミチン酸が入った試験管を直接加熱している水につけると、パルミチン酸の表面だけ温度が上昇し、正確な温度変化を測ることができません。ゆっくりと均一にパルミチン酸の温度を上昇させるため、割りばしを入れて加熱します。「パルミチン酸の温度を均一にしながら上昇させるため。」などと書いてもいいでしょう。

(2)融点

パルミチン酸は最初は粉末の状態で、固体の状態です。これを加熱して融かす実験ですので、融点になります。

(3)純粋な物質

温度上昇のグラフから、融点が水平になっています。これは純粋な物質の温度変化の特徴で、融点・沸点がはっきりとしていることがわかります。

(4)6分後:固体 14分後:固体と液体

融点になり、はじめて物質が融け始めます。したがって加熱して6分後ではパルミチン酸はまだ固体の状態です。加熱して14分後には、温度のグラフが水平になり固体のパルミチン酸が融け始めます。したがって、固体と液体が混ざった状態になります。

(5)ビーカーの中の水の沸点が100℃で、パルミチン酸の沸点はそれよりも高いから。

ビーカーの中には水が入っています。加熱を続けても水が沸騰する温度が100℃なので、パルミチン酸の温度はそれ以上上昇しません。このとき、パルミチン酸が沸騰していないので、パルミチン酸の沸点は100℃よりも高いことがわかります。
基本の復習中1理科「状態変化と温度変化」その温度での物質の状態は?

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