黒い酸化銅の粉末に炭素の粉末をよく混ぜて試験管に入れ、強く加熱しました。しばらく…
黒い酸化銅の粉末に炭素の粉末をよく混ぜて試験管に入れ、強く加熱しました。しばらくすると赤い色の固体が残り、出てきた気体を石灰水に通すと白くにごりました。この実験で起きたこととして、最も適切なものはどれか。
- ⑴ 酸化銅と炭素が結びついて新しい黒い物質ができ、そのときに試験管の中の空気にふくまれる酸素が使われて、二酸化炭素が発生したものである。残ったのは黒い物質ではなく赤い銅です。反応した酸素は空気からではなく酸化銅から来ています。
- ⑵ 炭素が酸化銅から銅をうばい取り、炭素と銅が混ざった赤い固体ができた。あとに残った酸素だけが気体となって試験管から出ていったものである。出てきた気体が石灰水を白くにごらせたので、酸素ではなく二酸化炭素です。
- ⑶ 酸化銅から酸素が取り去られて銅になり、その酸素が炭素と結びついて二酸化炭素になった。炭素のほうが銅より酸素と結びつきやすいために起こる変化である。赤い固体は銅、石灰水を白くにごらせた気体は二酸化炭素で、酸素が銅から炭素へ移ったことを示しています。
- ⑷ 酸化銅が熱によってそのまま溶け、もともと中にあった銅の赤い色が見えるようになった。白くにごらせた気体は、加熱によって試験管から追い出された空気である。溶けただけでは酸化銅のままで色は変わりません。また空気は石灰水を白くにごらせません。
解説
正解は⑶です。残った赤い固体は銅で、石灰水を白くにごらせた気体は二酸化炭素です。つまり、酸化銅がもっていた酸素が取り去られて銅になり、その酸素は炭素と結びついて二酸化炭素になりました。酸素を失う変化を還元、酸素と結びつく変化を酸化といい、この実験では酸化銅が還元され、炭素が酸化されています。炭素のほうが銅より酸素と結びつきやすいために、この向きに変化が進みます。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。