質量保存の法則について

質問

学校（中学）で質量保存の法則についての実験を行なったのですが、それについての質問です。

炭酸カルシウムに塩酸を混合し（(1)）、さらに水酸化ナトリウム水溶液を反応させる（(2)）という実験です。
塩酸と水酸化ナトリウム水溶液は蓋付の容器に入れて、炭酸カルシウムはそのままで、三種類を密閉したビニール袋にいれ、反応させる実験だったのですが……。

(1)炭酸カルシウムに塩酸を反応させる、の後に質量を量ったところ、最初の質量から少し減ってしまいました。（(2)の後は最初と同じ質量でした）
その理由を考えて、レポートに書かなくてはならないのですが、理由がよくわかりません。

ネットで検索してみたところ、私が習ったような言い方、つまり「化学反応の前後で質量の総和は変わらない」という法則は間違っていると出たのですが、それは関係ないように思われます。先生も「正しく量れないのはなぜか」という言い方をしていた気がするので……間違ってたらすみません。

ともかく、なぜ質量が(1)の時点では変わってしまうのか、その理由を中学生レベルの理科に基づいて教えてください。（相対性理論だのそういう系はなしで……）
お願いします。

回答No.3

yokkun831 · ベストアンサー

やはり，浮力の影響が大きいと思います。

空気中の浮力は1Lあたり，1.3g重です。もし，袋がふくらんだときの体積増加が400mL程度であったとすると，浮力が0.5g重程度になりますね。

お礼

お礼が遅れてすみません。
詳しくありがとうございました！

回答No.5

htms42

＞炭酸カルシウムに塩酸を混合し（(1)）、さらに水酸化ナトリウム水溶液を反応させる（(2)）という実験です。

意味がよく分かりません。

一体何をやったのですか。

塩酸と炭酸ナトリウムを混ぜれば直ぐに反応が始まります。
それをさらに「水酸化ナトリウム水溶液を反応させる」とはどういうことでしょう。
塩酸と炭酸カルシウムが反応しているところに水酸化ナトリウムを加えたのであれば塩酸との反応をストップさせることになります。何故こんなことをやらなければいけないのでしょうか。

ふた付きの容器とはどういうものでしょうか。

＞(1)炭酸カルシウムに塩酸を反応させる、の後に質量を量ったところ、最初の質量から少し減ってしまいました。（(2)の後は最初と同じ質量でした）

全体をビニール袋の中に入れてやったのでしょう。
質量は袋ごと測ったのでしょう。
生じた二酸化炭素を逃がしてなければ質量は変わらないはずです。

気体を逃がしていたのであれば「（２）の後は最初と同じ質量になる」ということも起こらないはずです。
気体を逃がしていなくて質量が少し減っていたというのであれば測定上の問題だということになります。
質量の測定はどういう風にやられたのですか。

私たちはあなたがやったという実験は見ていないのです。
この文章からだけであなたがやった実験を推測しなければいけないのです。

情報不足です。

・水酸化ナトリウム水溶液をどういう風にしたのか、
・（１）、（２）の間でどういうことが起こったのか、
観察していて気がついたことがあるはずです。

この２点について補足して下さい。

回答No.4

ninoue

次のような反応が進んで行ったのだと思われます。

A: CaCO3 2HCl 2NaOH ==> (CaCl2 +H2O +CO2) +2NaOH
B: CaCl2 +H2O +2NaOH ==> Ca(OH)2 +2NaCl +H2O
C: Ca(OH)2 +2NaCl +H2O +CO2 => CaCO3 +2NaCl +2H2O

(1)の後では A で生成された炭酸ガスが逃げていってBの左辺の状態になった為に軽くなったのでしょう。
(2)の後では Bの状態に空気中の炭酸ガスが取り込まれ、元素の数は Aと同じ状態==同じ重さに戻ったのではないでしょうか。

回答No.2

yokkun831

>(2)の反応後で、最初と同じ質量が量れた

そういうことでしたか。読みが浅くてごめんなさい。補足をいただければ答えられるかもしれません。期待はずれになる可能性もありますが。

(1)それぞれ何グラムだったのでしょう。
(2)水酸化ナトリウムの反応はどのような反応でしたか？
(3)反応の際にビニール袋のふくらみ具合はどうでしたか？

多分，中学生レベルならば(1)の補足をいただければ十分かもしれません。

補足

最初と、(2)の後の質量が６３．９gで、(1)の後が６３．４gでした。
水酸化ナトリウムの反応は目に見えてすぐ変わるというものではなくて、少しずつ袋がしぼんで、最終的に白い沈殿（炭酸カルシウム）と食塩水になりました。
(1)の後の袋は、ビニール袋の半分くらいのところで輪ゴムで止めていたのがかなりパンパンになるくらい膨らみました。

こちらこそ説明が不適当で申し訳ありませんでした……
まだわかりにくいかもしれませんがお願いします。

回答No.1

yokkun831

（１）の反応では，ぶくぶく泡が出ましたよね？　化学反応によって気体が発生しました。その気体をすべてビニール袋の中に閉じ込めておけたでしょうか？　もうお分かりと思います。　厳密には体積増加による浮力も無視できないと思いますが，そこまでは要求されていないと思います。

補足

なるほど……わかりやすい説明ありがとうございます！

ですが、その場合(2)の反応後で、最初と同じ質量が量れたのはなぜなのでしょうか？
体積増加による浮力、の方が関係しているのでしょうか。
あ、これはレポートには関係ないことなのですが……