質量保存の法則
カワウソ先生密閉した容器の中なら、沈殿ができても気体が出ても質量は変わらない。ふたを開けて気体が逃げたときだけ質量が減ると覚えよう。
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- 化学変化の前後で、反応に関係した物質全体の質量は変わらない。これを質量保存の法則という。
- 密閉容器の中で硫酸と水酸化バリウム(新しいタブで開きます)水溶液(新しいタブで開きます)を混ぜて白い沈殿(硫酸バリウム)ができても、容器全体の質量は変わらない。
- 密閉容器の中で炭酸水素ナトリウム(新しいタブで開きます)と塩酸を反応させても質量は変わらないが、ふたを開けると気体が逃げて質量が減る。
詳しく
ポイント
化学変化の前後で、反応に関係した物質全体の質量は変わらない。これを質量保存の法則という。密閉容器の中で反応させ、反応の前後で全体を同じ天びんで比べると確かめられる。
密閉容器の中で硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜると、白い沈殿(硫酸バリウム)ができる。化学反応式(新しいタブで開きます)は「H₂SO₄+Ba(OH)₂→BaSO₄+2H₂O」で、沈殿ができても容器全体の質量は反応の前後で変わらない。
沈殿ができる反応だけでなく、気体が発生する反応でも、密閉容器の中であれば全体の質量は変わらない。
実験で確かめる
密閉容器の中に炭酸水素ナトリウムと塩酸を別々に入れてふたを閉め、容器全体を天びんにのせてから混ぜ合わせる。気体(二酸化炭素(新しいタブで開きます))が発生するが、ふたを閉じたままなら反応の前後で質量は変わらない。
次に、そのままふたを開けると、発生した二酸化炭素が容器の外へ逃げていき、天びんにのせた質量が減る。これは、気体という形の物質が容器の外に出たために、容器内に残った物質の質量だけが減ったからである。
この実験から、質量が変わらないのは密閉容器の中という条件があるからで、気体が逃げるなど物質が外に出てしまえば、その分だけ質量は減ることがわかる。
なぜそうなるか
化学変化では、原子の組み合わせ(結びつき方)が変わるだけで、反応に関係した原子の種類と数は変化の前後で変わらない。原子が新しくできたり、なくなったりすることはない。
化学反応式の係数をそろえる作業(検算)も、この考え方にもとづいている。左右で原子の種類と数が一致していれば、反応物の原子はすべて生成物の中に組み込まれているはずである。
原子1個の質量は反応の前後で変わらないため、原子の種類と数が変わらなければ、それらが組み合わさってできる物質全体の質量も変わらない。これが質量保存の法則が成り立つ理由である。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/law-of-conservation-of-mass/?from=print#quiz
密閉容器の中で硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜ、白い沈殿ができた。反応の前後で容器全体の質量はどうなるか。
- ◯ 沈殿の分だけ増える
- ◯ 半分になる
- ◯ 沈殿の分だけ減る
- ◯ 変わらない
正解:変わらない
密閉容器の中なら、沈殿ができても物質は外に出ないため、質量保存の法則により反応の前後で質量は変わらない。密閉容器の中で炭酸水素ナトリウムと塩酸を反応させたあと、ふたを開けるとどうなるか。
- ◯ 沈殿ができて質量が増える
- ◯ 質量は変わらない
- ◯ 気体が逃げて質量が減る
- ◯ 気体が入ってきて質量が増える
正解:気体が逃げて質量が減る
ふたを閉じたままなら質量は変わらないが、ふたを開けると発生した二酸化炭素(新しいタブで開きます)が外へ逃げるため、質量が減る。化学変化の前後で物質全体の質量が変わらない理由として正しいものはどれか。
- ◯ 反応によって原子の一部が消えるから
- ◯ 反応の前後で原子の質量が変わるから
- ◯ 原子の組み合わせ(結びつき方)が変わるだけで、原子の種類と数は変わらないから
- ◯ 反応によって原子が新しくできるから
正解:原子の組み合わせ(結びつき方)が変わるだけで、原子の種類と数は変わらないから
化学変化では原子の組み合わせ方が変わるだけで、原子の種類と数は変わらない。そのため全体の質量も変わらない。硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜたときにできる白い沈殿の名前はどれか。
- ◯ 塩化バリウム
- ◯ 硫酸バリウム
- ◯ 水酸化バリウム
- ◯ 炭酸バリウム
正解:硫酸バリウム
H₂SO₄+Ba(OH)₂→BaSO₄+2H₂Oより、できる白い沈殿は硫酸バリウムである。
単元のポイント
- 質量保存の法則 化学変化の前後で、物質全体の質量は変わらないという法則
- H₂SO₄+Ba(OH)₂→BaSO₄+2H₂O 硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜると白い沈殿(硫酸バリウム)ができるが、質量は変わらない
- 密閉容器で気体が発生する反応 ふたを閉じたままなら質量は変わらないが、ふたを開けると気体が逃げて質量が減る
- 原子の組み合わせ 化学変化では原子の組み合わせ(結びつき方)が変わるだけで、原子の種類と数は変わらない