気体の溶解度のポイント

良い質問がありましたので、ご紹介しましょう。

---

問題

大型注射器の中に水と塩素を入れてよくふると、次のようになりました。

Ａ：20℃の水200ｇと塩素500ｃｍ3を入れてよくふると、全体は232ｃｍ3となった。

Ｂ：20℃の水100ｇと塩素100ｃｍ3を入れてよくふると、全体は100ｃｍ3となった。

Ｃ：20℃の水50ｇと塩素150ｃｍ3を入れてよくふると、全体は83ｃｍ3となった。

以上の結果から、次の問いに答えなさい。

ただし、水１ｇは１ｃｍ3であり、塩素が水にとけても水の体積変化はないものとします。

（１）Ａ～Ｃのうち、塩素がとけ残ったものをすべて選び、記号で答えなさい。

（２）20℃の水100ｇに塩素は何ｃｍ3までとけますか。

（３）20℃の水30ｇに塩素100ｃｍ3を入れてよくふると、全体は何ｃｍ3になりますか。

---

この問題は気体の溶解度ですから、体積で考えなければいけません。

固体の溶解度は重さで考える。すなわち100gの水に何gとける、という条件で出てくるわけですが、気体の溶解度は体積です。そして、とけきっている限り、溶液の体積は増えません。

固体を水に溶かせば、当然重さは増えます。だからここで勘違いが起こる。

Ｂは完全に溶けているので、全体の体積は増えていないのです。

ということはＡの場合は232－200=32ｃｍ３がとけ残っている。

Ｃの場合は83－50=33ｃｍ3がとけ残っています。

ちなみに、この問題は明らかにその混乱を狙っていると思われますね。水を体積で表示していない。重さにしているから、余計、固体の溶解度と勘違いしやすい。

Ｂの場合で言えば、なぜ100＋100＝200にならないんだろう、みたいな混乱が生じるわけです。

もちろん、気体を水に溶かしても重さは増えますが、それを計測するのはなかなか大変。

軽すぎるわけですから。

したがって、気体の溶解度は体積で表示する。体積で表示する以上、とけきっている限り、水の体積は変化がない。ここがポイントです。

したがって答えは

（１）ＡとＣ （最初の水の体積より増えていれば溶け残りが生じているのです。）

（２）Ａの場合で言えば、200ｃｍ3の水に対して500－32=468ｃｍ３溶けているのだから100ｃｍ3（100ｇの水）に対しては468÷２＝234ｃｍ3溶けています。

Ｃの場合で言えば50ｃｍ3の水に対して150－33＝117ｃｍ3溶けていますから、100ｃｍ3に直せば、117×２＝234ｃｍ3　溶けることになります。

(答え）234ｃｍ3

（３）100：234＝30：ｘより30ｃｍ3の水には234×0.3＝70.2ｃｍ3の塩素が溶けます。塩素は100ｃｍ3入れていますから、100－70.2＝29.8ｃｍ3の塩素が溶け残ります。したがって全体の体積は30＋29.8＝59.8ｃｍ3ということになるのです。

（答え）59.8ｃｍ3

中学受験DVD教材「これでわかる水溶液」

中学受験DVD教材「これでわかる力のつりあい」

中学受験DVD教材「これでわかる比と速さ」

中学受験DVD教材「4年算数じっくり教室」（文章題を解く２）

中学受験・合格して失敗する子、不合格でも成功する子 田中 貴 講談社 このアイテムの詳細を見る