問3 この実験では,炎の色の変化によってプラスチックに含まれる元素の種類を調べる…
(3 ・4 のどちらか1 題を選び解答する) 身のまわりのプラスチックについて,問1 ~問5 に答えよ。 プラスチックには様々な種類があり,その性質によって用途が異なっている。表1 は主なプラ スチックの燃焼の様子と密度についてまとめたものである。 表1 ペットボトル飲料に使われているプラスチックを調べるため,AさんとBさんは,ペットボト ルを容器とラベル,ふたに分け,それぞれ約1 cm 角の小片にして次の実験を行った。 容器 ラベル 実験1 水(密度1.0 g/cm3)と飽和食塩水(密度1.2 g/cm3)の入った ビーカーに小片を沈め,様子を観察した。 実験2 小片をピンセットでつまんでガスバーナーの炎の中に入れ, 燃焼の様子を観察した。 AさんとBさんは実験1 と2 の結果を表2 にまとめた。 表2 Aさん:ラベルとふたが表1 のどのプラスチックでできているかは,これでわかったね。 Bさん:ふただけが水に浮くということは,水よりふたのプラスチックの方が密度が ア と いうことだね。だからふたのプラスチックは イ に違いないね。 Aさん:同じように考えると,ラベルは水には沈んだけれど飽和食塩水に浮いたから,このプラ スチックは ウ だね。 Bさん:燃焼の様子からも,ふたが イ でラベルが ウ であることがわかるね。 チックの中に含まれる元素を調べないとわからないね。 Aさん:どんな実験をすればいいのかな? Bさん:ガスバーナーで熱くした銅線をプラスチックに押し当てて,融けたプラスチックが銅線 についたら,それをまたガスバーナーの炎に入れるんだよ。 Aさん:炎の色が変化するかどうかを観察すればいいんだね。 Bさん:さっそくやってみよう。
問3 この実験では,炎の色の変化によってプラスチックに含まれる元素の種類を調べることが できる。変化した場合の炎の色と含まれる元素の組合せとして最も適切なものを,次の1 ~ 4 のうちから一つ選べ。
| 名 称 | 炎に入れたときの燃焼の様子密 | 度〔g/cm3〕 |
|---|---|---|
| ポリ塩化ビニル | 黒い煙を発生しながら燃え,炎から遠ざけると火が消える。1. | 30 ~1.58 |
| ポリエチレンテレフタラート | 黒い煙を発生しながら燃える。1. | 30 ~1.40 |
| ポリスチレン | 多量の黒い煙を発生しながらよく燃える。1. | 04 ~1.05 |
| 尿素樹脂 | 燃えずに硬化する。1. | 47 ~1.52 |
| ポリエチレン | 融けながらよく燃える。0. | 92 ~0.97 |
| フェノール樹脂 | 燃えずに黒く焦げる。1. | 24 ~1.32 |
| 実験1 | 実験2 | ||
|---|---|---|---|
| 水 | 飽和食塩水 | 燃焼の様子 | |
| 容 器 | 沈 む | 沈 む | 黒い煙が発生した。 |
| ラベル | 沈 む | 浮 く | 黒い煙が発生した。 |
| ふ た | 浮 く | 浮 く | よく燃えた。 |
- 1 炎の色:赤紫 含まれる元素:塩素赤紫色を示すのはカリウムです。塩素を調べるときに現れる色ではありません。
- 2 炎の色:赤紫 含まれる元素:窒素炎の色も元素も誤りです。窒素は炎色反応を示しません。
- 3 炎の色:青緑 含まれる元素:塩素塩素を含むと銅と結びついて塩化銅ができ、その炎色反応で青緑色になります。
- 4 炎の色:青緑 含まれる元素:窒素炎の色は正しいのですが、青緑色を示すのは窒素ではなく塩素が含まれる場合です。
解説
正解は3です。銅線の先にプラスチックをつけて炎に入れると、塩素を含むプラスチックの場合だけ炎が青緑色になります。これはバイルシュタイン反応と呼ばれ、塩素が銅と結びついて塩化銅ができ、その炎色反応で青緑色を示すためです。したがって炎の色は青緑、含まれる元素は塩素になります。赤紫色を示すのはカリウムの炎色反応です。窒素は炎色反応を示さないため、炎の色から見分けることはできません。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00018.htm)を加工して作成