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芝中学校入試問題(過去問)解答解説

芝中学・高等学校2017年度理科過去問研究

2017年度芝中学校第１回理科入試問題は　例年通りの出題構成で　１．地学・生物・化学・物理分野の融合問題　2．動物と植物　3.電圧と豆電球　4.天体　5.物質の3態様　でした。

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今回は　5.物質の3態様を解説します。

問題5

プロ家庭教師集団スペースＯＮＥの解説・解答で芝中学校の発表ではありません。

(1)　解説解答

(1)　図1の温度T1およびT2はそれぞれ何℃ですか。整数で書かいなさい。
解説解答
圧力が私たちが暮らしている1気圧のとき、水の状態は、温度が上がると固体、液体、気体と変化する。T1は個体→液体（個体と液体の二つの状態が混ざっている温度）で0℃，T2は液体→気体（液体と期待が混ざっている温度）。
答　　T1　　0℃，　T2　　100℃

(2)　解説解答

(2)　図1の(あ)および(い)の状態変化は、それぞれ何といいますか。ひらがなで書きなさい。
解説解答
(あ)および(い)は二つの状態が混ざっている温度。(あ)の温度を融点、状態変化を融解，(い)の温度を沸点、状態変化を蒸発という。

答　　(あ)融解，(い)蒸発

(3)　解説解答

(3)　水と二酸化炭素の状態図の最も大きな違いは、図１の曲線BCと図２の曲線FGの傾きです。一般に、ほぼすべての物質は図2の曲線FGの形になり、図1の曲線BCの形になる物質は水などごくわずかです。このことを利用しているものにアイクスケートがあります。アイススケートの刃は氷の上をすべっているように見えますが、氷の上はまさつが大きく、なめらなにすべることができません。アイススケートで氷の上をすべるとき、なぜまさつがちいさくなるのでしょうか。図１を参考にしながら、「圧力」と「水」の２つの語を必ず使って説明しなさい。
解説解答
図１より、圧力が上がると、融点が（あ）の0℃より低いCの温度となっている。よって圧力が上がると０℃より低い温度でも氷は溶け始める。つまり、水は固体になると密度がさがるので、圧力がかかるとできるだけ体積を小さくしようとし、水になったほうが密度があがり体積が小さくなるため、溶けて水になる。

答え　　スケートの刃によって氷に大きな圧力がかかり，０℃より低い温度で氷が水になるから。

(4)　解説解答

(4)　図１の(あ)および(い)の状態変化が起こっているのは、図4のどの部分ですか。次の中から選んでそれぞれ記号で答えなさい。複数ある場合はすべて書きなさい。（ア）　ab間　　　（イ）bc間　　　（ウ）cd間　　　（エ）de間
解説解答

(あ)は融解で、個体と液体の二つの状態が混ざっている状態でこのとき、氷の融解に熱がすべて使われていて、温度が変化しない。よって図4のb-c間 (い)は液体と気体が混ざっている状態で、水が表面から水蒸気になって空気中に出ていく蒸発はb-e間で常におこり、d-e間で温度が一定しているのは水の帰化に熱がすべて使われているため。よって図4のb-e間。

答え　　　(あ)イ　　(い)イ，ウ，エ

(5)　解説解答

(5)　ビーカー内の物質の体積を図4の①点，②点，③点で比べたとき、ビーカー内の物質の体積が最も大きくなる点と最も小さくなる点は、それぞれどこですか。ただし、ビーカー内から空気中に物質が逃げることはないものとします。
解説解答

ビーカー内から空気中に物質がにげることはないものとします”とあるので，水の蒸発は考えないと、①は氷（固体）の状態，②は氷（個体）と水（液体）が混ざっている状態，③はすべて水（液体）の状態。地球上にあるほとんどの物質は、液体から固体に変わるとき、体積が減る（密度が高くなる）。水のように固体になったときに体積の増える物質は、ビスマス（Bi）などごく少数しかない。水は、４℃で密度が最大となり（体積が減り）、４℃の液体の水が固体の氷になると体積は約1.1倍になる。よって固体だけの①の体積が最も大きく，液体だけの③の体積が最も小さい。

答え体積が最も大きくなる点①　　　体積が最も小さくなる点③

(6)　解説解答

(6)　-5℃の氷10gすべて100℃の水蒸気にするのに必要な熱量は、何cal(カロリー）ですか。次の値を用いて求めなさい。

解説解答

－５℃の氷10ｇの温度を０℃にするのに必要なカロリー　0.5×10×5 = 25カロリー，

０℃の氷10ｇを０℃の水10ｇにするのに必要なカロリー　80×10 = 800カロリー

０℃の水10ｇの温度を100℃にするのに必要なカロリー　1×10×100 = 1000カロリー，

100℃の水10ｇを 100℃の水蒸気10ｇにするのに必要なカロリー　540×10 = 5400カロリー

したがって　25＋800＋1000＋5400 = 7225カロリー

答え　　　　7225カロリー