　理科２年　化学

化学変化と質量

[要点－化学変化と質量保存の法則]

①質量保存の法則：
化学反応の前後で物質全体の質量が変化しないという原則です。
具体的には、ある物質が別の物質に変化しても、
その質量は変わらないということを意味します。

②例：炭酸水素ナトリウム＋塩酸 → 塩化ナトリウム＋二酸化炭素＋水
(1)容器を密閉したままの状態では、反応後の質量は反応前の質量と同じです。
(2)ふたを開けると、二酸化炭素が空気中に逃げていき、その分だけ軽くなります。

　　

質量保存の法則－炭酸水素ナトリウム＋塩酸

①炭酸水素ナトリウム＋塩酸：
炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）と塩酸（HCl）を反応させる場合を考えてみましょう。
この反応では、次のような化学反応式が成り立ちます。
炭酸水素ナトリウム+塩酸→塩化ナトリウム+水+二酸化炭素

②化学反応式：NaHCO3＋HCl → NaCl＋H2O＋CO2

この反応では、炭酸水素ナトリウムと塩酸が反応して塩化ナトリウム、
水、および二酸化炭素が生成します。
二酸化炭素は気体ですが、密閉された容器内で反応が進行する場合、質量は保存されます。
質量保存の法則は、化学反応において物質の質量が変化しないことを示す重要な原則です。

　

石灰石＋塩酸

①石灰石＋塩酸：
石灰石（CaCO3）と塩酸（HCl）を反応させる場合を考えてみましょう。
この反応では、次のような化学反応式が成り立ちます。
石灰石+塩酸→塩化カルシウム+二酸化炭素+水

②化学反応式：CaCO3＋2HCl → CaCl2＋CO2＋H2O

　

③質量保存の法則：
二酸化炭素は気体ですが、密閉された容器内で反応が進行する場合、質量は保存されます。
質量保存の法則は、化学反応において物質の質量が変化しないことを示す重要な原則です。

硫酸＋塩化バリウム

①硫酸と塩化バリウムの反応：

　

②沈殿の発生:
硫酸（H2SO4）と塩化バリウム（BaCl2）を混ぜると、白い固体が溶液の底にたまります。
この白い固体は硫酸バリウム（BaSO4）と呼ばれます。
硫酸バリウムは水に溶けず、溶液の底に沈殿します。

③化学反応式:
硫酸+塩化バリウム→硫酸バリウム+塩酸
H2SO4+BaCl2→BaSO4+2HCl

(1)この反応では、空気中の酸素と反応することはなく、
また、気体が発生することはなく、原子の移動はおこらない。
(2)したがって、閉じた容器の中で実験を行わなくても、原子の移動がないため質量の変化はない。

化学変化と質量の割合－銅の酸化

①銅の酸化：銅は空気中で酸素と反応して酸化銅を生成します。

②反応式：銅+酸素→酸化銅

③酸化銅の質量：銅と酸素の質量比に基づいて計算できます。
具体的には、酸化銅は「４：１：５」の質量比を持ちます。
つまり、銅1gに対して酸素0.25gが必要です。
例えば、銅4gを加熱すると、酸素1gと反応して酸化銅5gが生成されます。

　　

このように、質量保存の法則に従って、反応前後の物質の質量は変わりません。

マグネシウムの酸化

①マグネシウムの酸化：
マグネシウムは、空気中で加熱されると燃焼し、
白色の酸化マグネシウムが生成されます。

②反応式：
マグネシウム+酸素→酸化マグネシウム
この反応において、マグネシウムと酸素、
そして生成物である酸化マグネシウムの質量比は次の通りです。
(1)マグネシウム：酸素 = 3：2
(2)マグネシウム：酸化マグネシウム = 3：5
(3)酸素：酸化マグネシウム = 2：5

水素の燃焼

①水素の燃焼：
水素ガス（H₂）が酸素ガス（O₂）と反応して水（H₂O）になります。

②反応式：
2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)
この反応式から、水素ガス2モルと酸素ガス1モルが反応して水2モルが生成されることがわかります。
そして、水素ガスと酸素ガスの質量比は1:16です。
つまり、水素1gに対して酸素は16gという比率で反応します。