大学入試問題

質問

問題：「標準状態において、同一質量あたりの体積を比較したとき、体積が最も小さいものを、次のA～Eのうちから１つ選べ。A、水素　B、水（固体）　C、水（液）　D、銅　E、ベンゼン」という問題で僕は、分子量分のグラム×２２．４で計算してEの分子量が一番大きいのでEだと思ったのですが答えがDの銅になっています。解答お願いします。

回答No.1

danishefsk · ベストアンサー

化学の問題というより、内容的にはクイズですね。
まずは常識を働かせてください。

標準状態はまずお分かりでしょうか。
（教科書を確認してください）
A、水素　B、水（固体）　C、水（液）　D、銅　E、ベンゼン
ですが、

標準状態で気体なのはAだけです。22.4L/molを掛け算して
体積が出てくるのはAだけということです。
この中でもっとも体積が大きいのはAです。

そのほかは、比重を考えてみてください。
（比重とは単位体積あたりの重量となります。単位はg/cm3となります）
氷と水どちらが比重が大きいですか？
水とベンゼンどちらが比重が大きいですか？
銅を水に入れたら浮きますか？沈みますか？

上記より答えわかりませんでしょうか。

補足

比重が一番大きいのは銅だと思うのですが。
比重が大きいということは体積が一番小さいということなのでしょうか？

回答No.6

danishefsk

htms42さんへ

比重と密度...。おっしゃるとおりです。
勉強させていただきました。

（また、回答ではない書き込み、お許しください）

回答No.5

htms42

＃３です。
＃４に補足させていただきます。

＃４で説明されているのは比重ではなくて密度ですね。この違いも多分質問者様はハッキリしていないのではないだろうかと思います。

＞比重が一番大きいのは銅だと思うのですが。
＞比重が大きいということは体積が一番小さいということなのでしょうか？

「密度」は物質の質量の「つまり具合」を表している量です。体積を決めてその中にある質量がいくらであるかで表します。１ｃｍ３あたり何ｇであるかです。＃４で説明されている通りです。
　水は１ｃｍ３で１ｇですので密度は１［ｇ／ｃｍ３］と書きます。［　］の中が単位です。水よりも密度の大きい物質は１ｃｍ３の質量が１ｇよりも大きくなります。逆に１ｇで比べると体積が１ｃｍ３よりも小さくなります。
　比重は同じ体積で２つの物質の質量を比べています。液体とか固体の場合は普通水と比べています。比べているだけですから比重には単位がつきません。水と銅を同じ体積で質量を測って比べると銅の方が大きいです。「銅の比重は１よりも大きい」ということになります。比重が１よりも大きい物質は水に沈むことになります。浮かぶか沈むかは比重を比べるひとつの方法です。密度の数値が分からなくても大小関係がわかるということになります。Ｎａは灯油の中に入れると沈むが水には浮くということから密度は　水＞Ｎａ＞灯油　であることが分かります。

　比重と密度は異なる量です。でも［ｇ／ｃｍ３］で密度を表した場合は比重と密度は同じ数字になります。その理由で比重と密度は同じものだというような扱いがされている場合が多いです。密度を仮に［ｋｇ／ｍ３］で表せば数字は違ってきます。（１ｍｏｌの質量をｇで表したものと分子量は同じ数値になります。でも異なる量です。これの混乱もよく見られます。違いの分からない人もいるようです。）
　この問題にあるような体積の大小関係だけを問う場合には比重を使っても密度を使っても違いはでてきません。

１ｍｏｌの「気体の体積」は標準状態で２２．４Ｌです。２２．４Ｌという体積を共通にして考えると１モルの質量が大きい物質の方が密度も比重も大きいことになります。密度は［ｇ／ｃｍ３］で表すことも［ｇ／Ｌ］で表すことも出来ます。［ｇ／Ｌ］の方があまり小さな数字が出てこないので使いやすいです。比重は何と比べるかによって数字はばらばらになります。水と比べると数字がものすごく小さくなります。一番密度の小さい水素（１ｍｏｌで２ｇ）と比べてもいいです。一番ありふれた気体である空気（１ｍｏｌで２８．８ｇ）と比べてもいいです。気体の比重を書いた表には何を基準にした数値であるかの断り書きがついています。

元々「比」という言葉がつけば「比べて」という意味だったはずです。ところがいつの間にかこの言葉を「比べて」ではなくて「固有の」という意味に変えて使うことが多くなっています。混乱しています。比重は元々の意味が生き残っている「珍しい」例だと言ってもいいくらいです。

比熱、比抵抗、・・・です。この２つは高校の物理でも出てくる量ですが単位がついていますから比ではありません。

比熱も元々は水と比べてということで単位がなかったはずなんです。
［ｃａｌ／ｇ・Ｋ］で表すと水の場合１ですから「比重と密度のと関係」と同じものになります。でも単位を持った量を比熱として扱うようになりました。多分測定の精度を上げたり、熱量の単位をｃａｌからＪに変えたりというようなことが理由だろうと思います。２つの言葉を用意していなかったからでしょう、意味が変化したということになりました。
比重もそのうちに密度と同じだということになるかもしれませんが今の所は違う量です。

ここからは蛇足です。

「比重」と「密度」も一般の人が「同じだ」という使い方をしはじめると国語辞典などでは「同じ意味だ」と書くようになる可能性があります。もう既に国語辞典では「溶ける」と「融ける」は同じ意味だという説明になっています。「融ける」で引くと「溶けるに同じ」と出てきます。「融ける」は制限漢字になっています。漢字の書き取りでは氷が「とける」は「融ける」でも「溶ける」でもいいことになっています。理科の授業で「違う」と教えて国語の授業で「同じ」だと教えているのです。「融解」と「溶解」の区別が出来ない生徒が多いのはある意味で仕方がないことになります。ＴＶのクイズ番組では「雪が溶ける現象を何というか」という問いに対して「溶解」と応えると「ピンポン！正解です！」ということになっています。
　こうなると「融解」と「溶解」の使い分けなどは学校だけでうるさく言うことで学校を出たら関係のないものという捉え方になってしまいます。試験が済んだら忘れていいことになります。「融点」も「溶解度」も出来上がった言葉として覚える対象であって「融点＝融解の温度」「溶解度＝溶解の程度」というように部分に解きほぐして意味を考えるという対象ではなくなっているということが起こります。「融解」と「溶解」の区別が出来ていない場合は解きほぐすとかえって意味が分からなくなるのです。「暗記もの」の理科を国が助長しています。

回答No.4

danishefsk

parker09さんへ、
比重が大きいということは体積が一番小さいということなのでしょうか？
→比重が大きいということは、1cm3あたりの重量が大きいということで
す。同じ体積だったら比重の大きいほうが、重さは重くなり、同じ重量であったら比重の大きいほうが体積は小さくなります。

　例えば、
　比重が5g/cm3の物質は、100cm3あったら重さは500gです。この物質が100gあったらその体積は20cm3です。
　比重が0.5g/cm3の物質が100cm3あったら重さは50gです、この物質が100gあったらその体積は200cm3です。
　お分かりになりますか？

そしてhtms42さんへ
教育関係のお仕事をなさっているのでしょうか...。
学校で習うことは「常識の当てはまらない事柄だ」と思っている高校生が
たくさんいます。
↑
そうですか。残念です。化学に限らないと思いますが、標準的な問題とい
うのは常識の範囲を超えていないものだと私は思っています。大学入試の
化学の問題は計算問題が多かったように記憶していますが（10年以上も前
の話ですが）これにしても（全部とはいいませんが）基本は比例計算ができるかどうかの問題です。
基礎学力というものがやはり低下傾向にあるんでしょうか。
（parker09さんすみません、回答とは別のことを書いてしまっています。
　お許しください）

回答No.3

htms42

０℃、１気圧で２２．４Ｌであるということを気体以外に当てはめてしまう高校生はたくさんいると思います。
教科書に「気体についての法則である」という断り書きがあったはずなんですが。法則というのは一般性があるはずだから気体だけについてなんて断り書きがつくとは思わなかったということでしょうか、とりあえず知っている法則を使ってみたということなんでしょうか、実在の気体は気体の法則からずれるというのを聞いたのでそれの影響なんでしょうか。実在気体から「気体」という言葉をはずして「実際の物質」としてしまっているのかもしれません。「ずれるがまあ近い」と判断していることになります。
銅というありふれた金属が含まれていますからベンゼンが常温で固体か液体かとか、水に浮くか沈むかという知識は必要ありません。確かに大学入試の問題としてはレベルが低いです。でもありふれた物質のありふれた性質が分からない高校生がたくさんいるということを踏まえてこういう問題が出来ているのかなとも思います。「同一質量あたりの体積を比較する」というのと「密度（または比重）で比較する」というのが同じことだという結びつけができない高校生もかなりいます。その場合は銅の比重が一番大きいということを知っていてもこの問題は解けないのです。

「常識を働かせて」と言いますが学校で習うことは「常識の当てはまらない事柄だ」と思っている高校生がたくさんいます。法則や公式を習うとそれまでの常識を捨ててしまうのです。新たにそこから常識を修正・発展させようとは考えていない場合が多いです。高校を出て学校で習ったことを忘れてしまうと高校に入る以前の常識に戻ってしまいます。国民の化学知識は小学校、中学校のレベルのままということになります。

回答No.2

noname#160321

ベンゼンも銅も固体だと気がつけば解けたも同然ですね。^o^