松岡 葵先生（ペンネーム）

松岡　葵先生（ペンネーム）

4

出ました！ABC問題。ここでA～Dの装置とグラフについて考えてみましょう。
グラフでは①だけが他のグラフと違っています。図を見ると、他と違っているのはD。つまり①－Dだということは予想がつくでしょう。
さて、どうしてDだけグラフが離れているのか？決定的な違いはグラフが平らになるまでの時間です。
Dだけ4分ほどで平らになっている。その後気体の発生量が変化していないので気体の発生は終わったということになります。
つまり、Dは他より気体の発生が速かった。Dだけが水中に、他は空気中にドライアイスがありますから、水中の方が速いことがわかります。よって(3)は「A」。

次に②③④を考えます。途中までは同じように変化していますが、集まった気体の体積は少しずつ違います。

②は525cm3、③は550cm3、④は575cm3

くらいでしょうか？なぜこの違いが出るのか？
間にはさまっている三角フラスコの違いです。
3で説明したように三角フラスコは二酸化炭素を空気で置き換えるために入れています。
Bでは300cm3、Cでは1000cm3の二酸化炭素を空気と置き換えることが出来ます。(丸底フラスコを考えるとAでは50cm3、Bでは350cm3、Cでは1050cm3まで空気と置き換えられる)
つまり空気と置き換えられる量はAがいちばん少ないため、二酸化炭素を直接集めることになり、溶ける量が多くなる→集められる量は少なくなる→②。次に溶ける量が多いのがB→③、最後にC→④、となります。

以降、置き換えられる空気は丸底フラスコの分を含んだ値で示します。
A:50cm3
B:350cm3
C:1050cm3

ここで(1)です。Cでは1050cm3まで空気で置き換えられるのに、集まった気体の体積は④の575cm3です。
これはすべて空気が集められていることになりますから、発生した気体の体積が575cm3だったことがわかります。
Cのメスシリンダーの水の色が黄色くならなったことからもすべて空気だったことが確認できます。
よって、この実験のドライアイスから発生する二酸化炭素は575cm3ですから、2000cm3の三角フラスコにして空気で置き換えられる量を増やしても、集まる体積は変わりません→「B」

※補足　Bでも575cm3の二酸化炭素が発生しますが350cm3までしか空気と置き換えられないため二酸化炭素が一部溶けて550cm3、
Aでも同様に575cm3発生しても50cm3までしか置き換えられないため、二酸化炭素がかなり溶けて525cm3、となっています。

次に(2)。メスシリンダーの中にたまってから気体が溶けるのであれば、グラフは平らになるのではなく、図13のように時間とともに下がってくるはずです。よって「B」

－図13－

(3)は上に述べました。「A」。

(4)を(2)と同様に考えると、ためておいても気体の量は変わらないと考えられますが、この実験は20分までしか行っていません。長時間になるとどうなるか判断できないので「C」。

(5)はまさにそのとおりで「A」。発生量575cm3よりも小さい体積のBでは正確に求められず、発生量よりも大きい体積のCでは正確に求められていることから確認できます。

(6)は具体的な数値で確認しましょう。
①は4分で500cm3
②は10分で525cm3
③は10分で550cm3
④は10分で575cm3
まったく比例ではありません。よって「B」。

まとめると「(1)B(2)B(3)A(4)C(5)A(6)B」

5

もう、4で求めてしまいました。というより、これがわからないと5は解けませんね。
「①－D、②－A、③－B、④－C」
ただ、4の段階でわかっていなくてもあきらめることはありません。
4の内容を考えているうちにどれがどれかわかることもあります。ABC問題は何について考えればよいのか、ヒントを与えてくれているのです。

いかがだったでしょうか？与えられた実験の条件や結果を、自分の持っている知識を使って考察していくのが理科です。この問題では実験の図とグラフの形や値に二酸化炭素のふるまいが詰め込まれています。そこを発見していくのが理科の面白さ。入試問題にも、こんな面白い問題がたくさんあります。