中1理科「状態変化」状態変化と温度、蒸留について理解しよう!

理科の実験を行っている女の子のイラスト

 前回の記事中1理科・状態変化と質量・体積の関係を理解しよう!につづき、今回も「状態変化」をとり上げていきます。

 今回は中1理科で学習する状態変化と温度」と「蒸留」について、詳しく解説していきたいと思います。

・お教えする内容は、以下の通りです。

「状態変化」と温度の関係

「沸騰(ふっとう)」について

「融点(ゆうてん)」と「沸点」について

「純粋な物質」と「混合物」

「蒸留」とは何?

 この記事は、たけのこ塾が中学生に向けて、TwitterやInstagramに投稿した内容をもとに作成しています。

 ぜひ、あなたの勉強にご活用下さい。

先生と元気いっぱいの子どもたち

①「状態変化」と温度の関係

 ここでは、状態変化と温度の関係について、詳しく説明していきます。

・説明する内容は、以下の3つです。

(1)「沸騰(ふっとう)」について

(2)「融点(ゆうてん)」と「沸点(ふってん)」について

(3)「純粋な物質」と「混合物」について

 それぞれ大切な内容ですので、しっかり理解しましょう!

(1)「沸騰」について

 鍋に水を入れて加熱すると、やがて水の内側からブクブクと泡がわいてきますよね。

 これは、水が気体である水蒸気に変わっている状態なのです。

 つまり、あの泡は水蒸気なのです! 

 このように、液体が内部からも気体に変わっていくことを「沸騰」といいます。

鍋の中お湯が沸騰している画像

 また、「沸騰」と似た現象に「蒸発」があります。

 蒸発と沸騰の違いは何かわかりますか?

 沸騰は、先ほど述べたように「液体が内部から気体に変わっていくこと」です。

 一方、蒸発は、水たまりの水が晴れた日に自然となくなるように、液体の表面で液体が気体に変わっていくことをいいます。

化学を教える白衣を着た男性教師のイラスト

(2)「融点」と「沸点」について

 氷は何度以上になったら水になるか知っていますよね?

 そう、0℃です。

 このように固体が液体に変化するときの温度を「融点(ゆうてん)」といいます。

氷が状態変化して水になりつつある写真

 では、水が沸騰して水蒸気になっていくのは?

 そう、100℃ですよね。

 このように液体が気体に変化するときの温度を「沸点(ふってん)」といいます。

 つまり、水の融点は0℃水の沸点は100℃であるということです。

 次に下の図をご覧下さい。

   融点と沸点を説明するための加熱する時間と温度の関係を表したグラフ

 氷を加熱するとしばらくは温度が上昇します。

 しかし融点である0℃になると、加熱し続けても0℃のまま一定です。

 これは、固体である氷が液体である水に変わるために、熱を使っているからです。

 ですから、氷がすべて水に変化してしまえば、温度は再び上昇し始めます。

 同じように、水も加熱するとしばらくは温度が上昇します。

 しかし沸点である100℃になると、加熱し続けても100℃のまま一定です。

 これは、液体である水が気体である水蒸気に変わるために、熱を使っているからです。

 ですから、水がすべて水蒸気に変化してしまえば、温度は再び上昇し始めます。

化学を教える白衣を着た女性教師のイラスト

(3)「純粋な物質」と「混合物」について

 純粋な物質」とは水やエタノール、酸素のように他の物質と混ざっていない物質のことです。

 純粋な物質は、融点・沸点が決まった値になります。

(例)

・水(融点0℃、沸点100℃)

・エタノール(融点 約-114℃、沸点 約78℃)

 ですから、純粋な物質であれば、融点・沸点をもとに物質を見分けることができます。実験に使うビーカーのイラスト

 一方、混合物」とは、2種類以上の物質が混ざりできているものです。

 どんなものが混合物か、イメージできますか?

 例として、食塩水(水と食塩)や空気(窒素と酸素と二酸化炭素など)を挙げることができます。

 さらに、混合物は純粋な物質と異なり、融点や沸点が決まった値を示しません

 よって、状態変化している間も温度は変化します。

 ここまで説明してきた中1理科「状態変化と温度」の問題を、下の画像に載せています。

 よかったらぜひチャレンジしてみて下さい!

状態変化と温度についての問題の画像

 解答は以下の通りです。

状態変化と温度についての問題の解答画像

 すべて正解することができましたか?

 できなかった問題は解答を見て、よく理解しておいて下さいね!

 中学理科のテストにおいて、「融点」と「沸点」「純粋な物質」と「混合物」はよく出題されるところです。

 しっかり覚えておきましょう!


②「蒸留」とは何?

 蒸留」とは、液体を加熱し沸騰させて気体にし、その気体を冷却して再び液体にして集める方法です。

 そして蒸留を利用すると、液体の混合物を分けてとり出すことができます。

 なぜ、とり分けることができるのか?

 それは、それぞれの沸点が異なるためです。

 では水とエタノールの混合物を例に、蒸留したらどうなるか考えてみましょう。

 ちなみに水の沸点は100℃、エタノールの沸点は78℃です。

 下の図ように、水とエタノールの混合物を加熱してみます。

蒸留について説明した図

 この図において、左の試験管で加熱された水とエタノールの混合物は、気体となり出てきます。

 そして、水に冷やされている右の試験管で冷却されて、液体に戻ります。

 エタノールの沸点は78℃で水の沸点100℃より低いため、はじめに出てくる気体の中にはエタノールが多くふくまれています。

 このようにそれぞれの沸点の違いにより、水とエタノールを分けることができるのです。

 ちなみに、図の中に沸とう石」が左の試験管の中に入っています。

 なぜ「沸とう石」を入れるのか?

 それは…、

急な沸とう(突沸)を防ぐため

 です。

 中学理科のテストではよく問われるところですので、しっかり覚えておきましょう!

 ここまで説明してきた中1理科「蒸留」の問題を下の画像に載せています。

 チャレンジしてみましょう!

蒸留についての問題が載っている画像

 解答は、以下の通りです。

蒸留についての問題の解答が載っている画像

 すべて正解することができましたか?

 できなかった問題は解答を見て、よく理解しておいて下さいね!

楽しそうに勉強する子どもたち


記事のまとめ

 以上、中1理科で学習する「状態変化と温度、蒸留について、説明してまいりました。

 いかがだったでしょうか?
 
 
・今回の記事のポイントをまとめると…

液体が内部からも気体に変わっていくことを「沸騰」という

固体が液体に変化するときの温度を「融点」という

液体が気体に変化するときの温度を「沸点」という

④「純粋な物質」とは他の物質と混ざっていない物質のこと

⑤「混合物」とは、2種類以上の物質が混ざりできているもの

⑥「蒸留」を利用し、液体の混合物を分けてとり出すことができる

 今回も最後まで、たけのこ塾のブログ記事をご覧いただきまして、誠にありがとうございました。

 これからも、中学生のみなさんに役立つ記事をアップしていきますので、何卒よろしくお願いします。

先生と元気いっぱいの子どもたち

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