問題

水の硬度について園子さんと先生が話しています。

園子さん　「先日、温泉に行ってきました。せっけんの泡立ちが悪かったので、調べてみたら、水には硬度というものがあることを知りました。水の硬度について教えてください。」

先生　「水1L（1000mL）中に溶けているカルシウムとマグネシウムの量を表わした指標を『硬度』というんだよ。

（硬度〔mg/L〕）＝（1L中に溶けているカルシウム量〔mg〕×2.5）
　　　　　　　　　＋（1L中に溶けているマグネシウム量〔mg〕×4.1）

で表すことができるんだよ。」

園子さん　「硬度が違うと味も違ったりするのですか。」

先生　「WHOの飲料水水質ガイドラインでは、硬度が60mg/L未満の水を『軟水』、60以上120mg/L未満の水を『中程度の軟水』、120以上180mg/L未満の水を『硬水』、180mg/L以上の水を『非常な硬水』と分類しているよ。日本の水道水はおいしさの面から目標値が10以上100mg/L未満に設定されているよ。」

園子さん　「わかりました。国や地域による水の硬度の違いについて調べてみます。」

［学習メモ1］
・図1は、日本全国における水道水の水源となっている表流水（地表を流れる水）と地下水の硬度ごとの割合を示した棒グラフである。水道水の硬度は、水源の種類に大きく影響される。

図1

・地層には石灰岩が多く含まれている場所がある。その地層を通った水には、カルシウムが多く含まれ、鍾乳石や鍾乳洞を形成することがある。
・ヨーロッパの水は石灰岩が多く含まれている地域を長い時間をかけて通るため日本の水に比べると、硬度は高い。
・硬水でせっけんを使用すると泡立ちが悪く、洗浄しにくい。

（1）2人の会話と［学習メモ1］より考えられることを、次より2つ選び、記号で答えなさい。

ア．カルシウムは鍾乳石の形成に関わらない。
イ．地下水の方が表流水に比べ、カルシウムやマグネシウムの濃度は高い傾向がある。
ウ．日本の水道水の水源には、WHOの基準で「非常な硬水」と分類される水はない。
エ．ヨーロッパの水は日本の水と比べて軟水の割合が大きい。
オ．園子さんが行った温泉の水は硬度が高い。

（2）石灰岩について述べたものとして正しいものを、次より1つ選び、記号で答えなさい。

ア．石灰岩を水に溶かした水溶液に二酸化マンガンを加えると酸素が発生する。
イ．石灰岩を水に溶かした水溶液にBTB液を加えると黄色になる。
ウ．石灰岩は水酸化ナトリウム水溶液に溶けて、水素を発生する。
エ．石灰岩は塩酸に溶けて、二酸化炭素を発生する。
オ．石灰岩は非常に硬く、金属の切断などに使用される。

園子さんはさらに、硬度を調べる方法としてキレート滴定実験というものがあることを知りました。そこで、キレート滴定実験について調べ、［学習メモ2］にまとめ、実験を行いました。

［学習メモ2］
1．キレート滴定実験には、試薬Aと試薬Bを使用する。
2．試薬Aはアルカリ性の水溶液に入れると青色になる。水溶液中のカルシウムやマグネシウムとくっつくと赤色になる。
3．試薬Bはアルカリ性の水溶液に入れても無色である。水溶液中のカルシウムやマグネシウムとくっついても無色のままである。
4．水溶液中のカルシウムやマグネシウムは、それぞれ試薬Aや試薬Bとくっつく際に互いに影響を及ぼさない。
5．試薬A、試薬Bはどちらも水溶液中のカルシウムやマグネシウムとくっつき、試薬を加えることで水溶液の液性（酸性、中性、アルカリ性のこと）が変わることはない。また、液性によって水溶液中のカルシウムやマグネシウムの量が変わることはない。

硬水をアルカリ性にして、試薬Aを混ぜると赤色になるが、そこに試薬Bを少しずつ加えていくと徐々に色が変化し、青色になる。このことを利用して、水溶液中のカルシウムやマグネシウムの量を知ることができる。

【実験1】
さまざまな量のカルシウムを溶かした水溶液を10mLずつ入れた試験管を2本ずつ用意し、それぞれ1本目には①、2本目には②の操作を行い、結果を表1にまとめた。

① 水溶液をアルカリ性にしてから試薬Aを十分に入れ、混ぜた。その後、試薬Bを加え、水溶液が青くなるまでに加えた試薬Bの量をはかった。
② うすい硫酸を十分に加えて沈殿を生じさせた。それぞれの沈殿をろ過し、乾燥させ、重さをはかった。

表1
カルシウム〔mg〕：0.6、1.2、2.0、3.0
①試薬Bの量〔mL〕：1.5、3.0、（あ）、7.5
②沈殿の重さ〔mg〕：2.04、4.08、6.80、（い）

【実験2】
【実験1】と同様の実験をカルシウムの代わりにマグネシウムを用いて行った。その結果を表2に示した。

表2
マグネシウム〔mg〕：0.3、0.6、（う）、2.4
①試薬Bの量〔mL〕：1.25、2.5、5.0、10
②沈殿の重さ〔mg〕：0、0、0、0

（3）表1、表2の（あ）～（う）に当てはまる数値を求めなさい。小数第2位以下がある場合は、四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

（4）【実験1】①の実験は試薬Aと試薬Bのちがいを利用しています。どのようなちがいですか。「水溶液中のカルシウムやマグネシウムは」に続く文を完成させなさい。

【実験3】
硬水の温泉水Cを10mLずつ入れた試験管を2本用意した。1本目に【実験1】①の実験を行ったところ、試薬Bの量は6.5mLとなった。2本目に【実験1】②の実験を行ったところ沈殿の重さは6.12mgとなった。

（5）温泉水C 10mLの中に含まれているカルシウムの量は何mgですか。小数第3位以下がある場合は、四捨五入して小数第2位まで答えなさい。

（6）温泉水C 10mLの中に含まれているマグネシウムの量は何mgですか。小数第3位以下がある場合は、四捨五入して小数第2位まで答えなさい。

（7）温泉水Cの硬度は何mg/Lですか。小数第2位以下がある場合は、四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

（8）温泉水Dを調べたら、硬度が406mg/L、カルシウム〔mg/L〕：マグネシウム〔mg/L〕＝3：1と書かれていました。1Lの温泉水Dに含まれるカルシウム、マグネシウムの量は何mgですか。それぞれ小数第1位以下がある場合は、四捨五入して整数で答えなさい。

出典：洗足学園中学校『2024年度入学試験問題 理科』大問2（問題図・表を含む）

解答：（1）イ、オ
（2）エ
（3）（あ）5.0、（い）10.2、（う）1.2
（4）水溶液中のカルシウムやマグネシウムは試薬Aよりも試薬Bとくっつきやすいというちがい
（5）1.8mg
（6）0.48mg
（7）646.8mg/L
（8）カルシウム105mg、マグネシウム35mg

前半では、水源によって硬度がどう違うかを図1から読み取ります。図1では地下水の方が高硬度側の割合が大きいので、（1）のイは正しい。カルシウムを多く含む水が鍾乳石をつくるためアは誤り、地下水には180mg/L以上もあるためウも誤りです。ヨーロッパの水は日本より硬度が高いのでエも違います。温泉でせっけんが泡立ちにくかったことは硬水の性質と一致しますから、答えはイ、オです。

（2）は石灰岩の性質を問う問題です。石灰岩の主成分である炭酸カルシウムは塩酸と反応し、二酸化炭素を発生します。したがってエです。

（3）は表の比例関係を使います。カルシウム2.0mgに必要な試薬Bは、3.0×2.0÷1.2＝5.0mL。カルシウム3.0mgからできる沈殿は、6.80×3.0÷2.0＝10.2mgです。試薬Bを5.0mL使うマグネシウムの量は、0.3×5.0÷1.25＝1.2mg。よって（あ）5.0、（い）10.2、（う）1.2となります。（4）では、試薬Bを加えると、試薬Aと結びついていたカルシウムやマグネシウムがAから離れてBと結びつき、Aが青色に戻ります。カルシウムやマグネシウムは、試薬Aより試薬Bと結びつきやすいという違いです。

（5）（6）は、沈殿からカルシウムを先に求めます。実験2ではマグネシウムに硫酸を加えても沈殿ができないので、実験3の6.12mgの沈殿はカルシウムによるものです。カルシウムは0.6×6.12÷2.04＝1.8mg。この1.8mgが使う試薬Bは1.5×1.8÷0.6＝4.5mLです。全体の6.5mLから4.5mLを引いた2.0mLが、マグネシウムに使われた分になります。したがって、マグネシウムは0.3×2.0÷1.25＝0.48mgです。

（7）は10mL中の量を1L当たりに直すので、それぞれ100倍します。カルシウムは180mg/L、マグネシウムは48mg/Lです。硬度は180×2.5＋48×4.1＝646.8mg/Lとなります。（8）は、1L中のマグネシウムをx mg、カルシウムを3x mgと置きます。硬度の式は3x×2.5＋x×4.1＝11.6x。11.6x＝406からx＝35となるので、マグネシウムは35mg、カルシウムは105mgです。

問題

同じプロペラ付きモーターを2つと、豆電球、かん電池、スイッチをそれぞれ1つずつ用意した。これらの部品を使って行った次の【実験1】、【実験2】について、後に続く各問いに答えなさい。ただし、プロペラ付きモーターの2本のリード線は色が異なり、二重線が「赤」、一重線が「黒」を示す。

【実験1】部品をつないで図1に示すような①〜⑤の回路をつくり、プロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。

表・実験1の結果　①：プロペラ 右・高、豆電球 ―　②：プロペラ 左・高、豆電球 ―　③：プロペラ 右・高、豆電球 明　④：プロペラ 右・低、豆電球 暗　⑤：モーター1 右・低、モーター2 右・低、豆電球 ―

＜プロペラ＞　右：時計回り　左：反時計回り　高：速く回る　低：“高”よりゆっくり回る　＜豆電球＞　明：明るくつく　暗：“明”より暗くつく　―：回路にふくまれない

【実験2】図2の3つのたんじA、B、Cから2つを選び、一方に図3のたんじG、もう一方に図3のたんじHをつなぐ。その後、スイッチを入れたときのプロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。

1．【実験2】において、図2と図3のたんじをどのようにつないでも、結果としておこりえない組み合わせを下のア〜カの中からすべて選びなさい。ただし、ない場合は「なし」と書くこと。

ア：モーター1 右・高、モーター2 右・低、豆電球 暗　イ：モーター1 右・低、モーター2 右・高、豆電球 暗　ウ：モーター1 右・低、モーター2 左・高、豆電球 暗　エ：モーター1 左・低、モーター2 右・低、豆電球 明　オ：モーター1 左・低、モーター2 右・高、豆電球 暗　カ：モーター1 右・高、モーター2 左・低、豆電球 明

2．【実験2】と同様に、図4の3つのたんじD、E、Fから2つを選び、一方に図3の2つのたんじG、もう一方に図3のたんじHをつなぐ。その後、スイッチを入れたときのプロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。次の(1)、(2)のつなぎ方はそれぞれ何通りありますか。

(1) 2つのプロペラの回る速さが同じになるつなぎ方

(2) 2つのプロペラの回る向きが逆になるつなぎ方

出典：筑波大駒場中学校『2026年度入学試験問題 理科』大問7（問題図・表を含む）（掲載元：四谷大塚 入試解答速報）

解答：1．ア、イ、エ、カ
2．(1) 2通り　(2) 2通り（参照：四谷大塚 入試解答速報、独立検算済み）

まず実験1から、回転方向、速さ、明るさの決まり方を整理します。電池の向きを逆にすると、モーターの回転方向も逆になります。電池に直接つながるモーターは「高」、ほかの部品と直列になるモーターは「低」です。豆電球も、直接つながれば「明」、モーターとの直列なら「暗」と判断できます。

図2の三角形では、電池をつなぐ二つの端子を決めると、その間に二つの道ができます。一つは一辺だけを通る道、もう一つは残った端子を経由する道です。どの部品が一辺だけの枝に入るかを確かめたあと、赤と黒のリード線から回転方向を決めます。

A―B間に電池をつなぐと、モーター1は「高」、モーター2と豆電球は「低・暗」になります。二つのモーターは逆向きに回るので、両方を右回りとするアは起こりません。カも豆電球が「明」となっているため起こりません。

A―C間では、モーター2が「高」、モーター1が「低」、豆電球は「暗」です。電池の向きによってウまたはオとなり、両方が右回りのイにはなりません。B―C間では豆電球が「明」、二つのモーターはともに「低」です。この二つは同じ向きに回るため、逆向きとしているエも起こりません。小問1で選ぶのはア、イ、エ、カです。

図4でも考え方は同じです。二つのモーターの速さが等しくなるのは、電池をE―F間につなぎ、Dを経由する枝で同じモーター二個が直列になる場合です。GをE、HをFにつなぐ向きと、その逆があるので、小問2の(1)は2通りになります。

回転方向は、図4の赤と黒の接続を実験1の結果に対応させます。D―E間とD―F間では二つのモーターが同じ向きに回り、逆向きになるのはE―F間だけです。電池の向きが二通りあるため、(2)も2通りです。速さは枝のつながり方で、向きは赤と黒の接続で決めます。

問題

2．次の文章を読んで、以下の各問いに答えなさい。

お菓子や海苔など食品の袋の中に「たべられません」と書かれた小さな袋が入っているのを見たことがあると思います。これは、食品の鮮度を保つための乾燥剤や脱酸素剤（右図参照）とよばれているものです。

クッキーや煎餅、海苔などの水分量の少ない食品は、空気中の水分を吸収してしまいます。水分を吸収したこれらの食品は、湿気った状態となり、サクサク・パリパリとした食感が失われてしまいます。食品を湿気らせないために用いられるのが乾燥剤です。

乾燥剤には、石灰乾燥剤やシリカゲルなどが用いられます。石灰乾燥剤に用いられる①生石灰は、水と化学反応して消石灰となります。生石灰は湿気を吸収する力が非常に強く、空気中の湿度に関わらず常に自重の30％まで空気中の水分を吸収し、一度消石灰になると元の生石灰に戻すことは非常に困難です。また、生石灰は強いアルカリ性の物質であり、②水と化学反応すると激しく発熱するため、皮膚に付着したり目や口に入ったりすると大変危険なので、取り扱いには注意する必要があります。

シリカゲルは透明な袋に入ったつぶ状の乾燥剤で、純度の高い二酸化ケイ素からできています。③シリカゲルの表面には目で見えないほどの多数の小さい穴があいていて、この穴に空気中の水分が取り込まれることによって乾燥します。

パウンドケーキやフィナンシェ、マドレーヌなどのしっとりとしたお菓子の袋の中には脱酸素剤が入っています。④脱酸素剤は食品の鮮度を保つために用いられます。脱酸素剤には、⑤鉄粉と⑥食塩と活性炭などの混合物が使われていて、⑦鉄粉が酸素と化学反応することで、食品中の酸素を取り除きます。これは使い捨てカイロと同じしくみです。

また、最近では、切り餅やパックご飯のように包装容器やフィルム自体に酸素を吸収するはたらきをもつものが用いられています。このような乾燥剤や脱酸素剤の発展は、食品の鮮度やおいしさを保つだけではなく、フードロスの削減につながる大切な取り組みといえます。

問1　下線部①について、生石灰、消石灰、石灰石は、それぞれ酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムのことで、いずれも白色の固体です。また、石灰水は消石灰を水に溶かした水溶液のことです。生石灰、消石灰、石灰石について誤りを含むものを次のア〜エから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　それぞれの固体を少量とり、水に入れたとき、溶けないものは2種類である。
イ　それぞれの固体を少量とり、水に入れ、そこにフェノールフタレイン溶液を1滴加えると色が変化するものは、2種類である。
ウ　石灰石にうすい塩酸を加えて発生する気体は、空気よりも重い。
エ　消石灰の粉末に塩化アンモニウムの粉末を混ぜて加熱すると、刺激臭の気体が発生する。

問2　下線部②について、この反応による発熱を利用して、加熱器具がなくても温められる弁当が市販されています。弁当の内容物が240gで、弁当の内容物1gを1℃温度上昇させるのに必要な熱量が0.9カロリーとすると、20℃の弁当を60℃まで加熱するのに必要な生石灰は何gですか。生石灰1gあたり270カロリー発熱するものとして計算し、必要であれば四捨五入して整数で答えなさい。ただし、この反応による熱はすべて弁当の内容物に伝わり、その他のものには伝わらないものとします。

問3　下線部③について、次の文章を読んで、下の(1)、(2)に答えなさい。
シリカゲルには水の吸着のしくみの違いからA型とB型の2種類があります。シリカゲルを十分にその湿度の空気中に放置したとき、乾燥時の重さに対する吸収した水の重さを吸収率といい、A型とB型の性質のちがいを表しています。A型は、乾燥時の重さの40％程度の水を吸収すると、それ以上の水を吸収しなくなります。一方、B型は、低湿度の空気中ではA型よりも吸収率が小さいですが、高湿度の空気中ではA型よりも吸収率が大きくなります。
(1)　A型シリカゲルの吸収率と湿度の関係を表したグラフとして最も適当なものを下のア〜エから1つ選び、記号で答えなさい。
(2)　B型シリカゲルの吸収率と湿度の関係を表したグラフとして最も適当なものを下のオ〜コから1つ選び、記号で答えなさい。

問4　下線部④について、脱酸素剤が食品の鮮度を保てる理由として誤りを含むものを次のア〜エから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　食品中に含まれるビタミンや油などの酸化を防ぐ。
イ　食品中に含まれる有害物質を取り除く。
ウ　食品に付着したカビの増殖を抑える。
エ　食品の風味や色の変化を抑える。

問5　下線部⑤について、鉄の性質として誤りを含むものを次のア〜オから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　磁石を近づけると、磁石に引き寄せられる。
イ　血液中に含まれる赤血球の色素であるヘモグロビンの成分である。
ウ　電気や熱をよく通す。
エ　水酸化ナトリウム水溶液に入れると、気体を発生せずに溶ける。
オ　うすい塩酸に入れると、上方置換で集められる気体を発生しながら溶ける。

問6　下線部⑥について、食塩の性質として誤りを含むものを次のア〜オから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　食塩水は、砂糖水よりも電気を通しやすい。
イ　塩酸と水酸化ナトリウム水溶液をちょうど中和して、水を蒸発させると食塩が得られる。
ウ　赤色リトマス紙に食塩水をつけると青色に変化する。
エ　氷に食塩を混ぜると温度が下がる。
オ　食塩の溶解度は、ホウ酸の溶解度に比べて、温度を変化させてもあまり変化しない。

問7　下線部⑦について、脱酸素剤が酸素と反応することを確かめるために、次のような実験を行いました。下の(1)、(2)に答えなさい。
操作1　未使用の脱酸素剤を図のようなピストンつき容器に入れて、ピンチコックを閉じた。
操作2　ピストンには触らずに、十分に静置した。このとき、容器内の温度は操作1のはじめのときと同じであった。
操作3　ピンチコックを開き、ピストンを押して容器の気体を水上置換で集めた。
(1)　操作2のときのピストンの位置はどのように変化しますか。最も適当なものを次のア〜ウから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　Xの方向に動いた。　イ　Yの方向に動いた。　ウ　ピストンは動かなかった。
(2)　操作3で集めた気体について最も適当なものを次のア〜オからすべて選び、記号で答えなさい。
ア　この気体を石灰水に通すと、石灰水は白くにごる。
イ　この気体の中に火のついたろうそくを入れると、ろうそくの火は消える。
ウ　この気体の中に火のついた線香を入れると、線香の火は強くなる。
エ　この気体に水素を混ぜて火のついたマッチで点火すると、ポンという音を立てて燃える。
オ　この気体は空気よりもわずかに重い。

出典：海城中学校『2023年度入学試験問題 理科』大問2（問題図・表を含む）

解答：問1　ア
問2　32
問3　(1) ウ　(2) オ
問4　イ
問5　エ
問6　ウ
問7　(1) イ　(2) イ

この大問は、乾燥剤の性質から脱酸素剤の実験へ進みます。問1では、生石灰、消石灰、石灰石を区別します。生石灰は水と反応して消石灰となり、消石灰は水に一部溶けます。石灰石は水に溶けないので、「溶けないものは2種類」としたアが誤りです。水に入れた生石灰と消石灰はアルカリ性を示し、フェノールフタレイン溶液が変色します。二酸化炭素の重さとアンモニアの刺激臭も、それぞれの反応から判断できます。

問2は、弁当が受け取る熱量を先に求めます。温度差は60−20＝40℃ですから、240×0.9×40＝8640カロリー。生石灰1gが270カロリーを出すので、8640÷270＝32gとなります。

問3のA型は、湿度が上がるにつれて吸収率が増え、約40％で頭打ちになるウです。B型はA型の曲線と比べます。低湿度ではA型より下、高湿度ではA型より上になる曲線を選ぶのでオです。

問4からは脱酸素剤です。酸素を取り除けば、ビタミンや油の酸化、カビの増殖、風味や色の変化を抑えられます。しかし、有害物質そのものを除く働きではないため、誤りはイです。問5の鉄は、ふつう水酸化ナトリウム水溶液には溶けないのでエ。磁石に引かれ、電気や熱を通し、うすい塩酸とは水素を出して反応します。問6の食塩水はほぼ中性で、赤色リトマス紙を青色に変えません。したがってウです。食塩水の電気の通しやすさ、中和、氷に混ぜたときの温度、溶解度の温度変化についての説明は正しいものです。

問7では、鉄粉が容器内の酸素を消費します。操作の前後で温度が同じですから、酸素が減った分だけ気体の体積が小さくなり、ピストンは容器の内側であるY方向へ動きます。(1)はイです。残る気体は主に窒素で、燃焼を支えません。その中ではろうそくの火が消えるため、(2)もイだけが当てはまります。

問題

二人の会話を読んで、後の各問いに答えなさい。

たかしさん：昨日の雨はひどかったねえ。
まさきさん：川もすごく増水して、水の色も茶色くにごってたよ。まるでミルクコーヒーみたいだった。
たかしさん：ふだんは透明でとてもきれいな水なのに？
まさきさん：それは上流から大量の土しゃが運ばれてるってことだね。
たかしさん：そうか。流れる水のはたらきのひとつである「運ぱん」は、増水したときに盛んなんだね。

1．会話文中の下線部の流れる水のはたらきには、「運ぱん」のほかに2つのはたらきがある。その2つのはたらきをそれぞれ3文字以内で答えなさい。

まさきさん：逆に、ふだんの川の水は透明だから、流れる水のはたらきは、ふだんはほとんどはたらいていないって考えていいのかな？
たかしさん：そこまで言い切れるかどうかはわからないけど、いずれにしても運ぱんされた土しゃはどこかで積もって地層をつくるから、地層は増水したときに一気にできるんだろうね。

2．右の図1の地層ができた当時の場所として最も適当なものはどれですか。
ア　V字谷の底　　イ　せん状地　　ウ　大陸近くの海底

まさきさん：ところで、今夜、星空観察したいんだけど、今夜の天気はだいじょうぶかな？
たかしさん：天気予報では「晴れ」って言ってたから平気なんじゃない？
まさきさん：「晴れ」といっても雲がまったくないわけじゃないからねえ・・・

3．天気の記録のしかたに関する次の各文で、【　】内が正しいものには○を記入し、正しくないものは【　】内を正しいものに直しなさい。
①　雲の量は、空全体の広さを10としたときの雲のしめる量を【11段階】に分けて表す。
②　雲の量が8で降水がないときは【晴れ】とする。
③　雲の量が9で、地面にかげが生じるほどの強い日差しが雲のすき間から差しているときは【晴れときどきくもり】とする。

まさきさん：今夜の星空観察は星座早見を使うんだ。
たかしさん：星座早見の使い方は4年生の時に習ったね。たしか方位磁針の使い方も同じころ習ったよね。

4．図2は星座早見を模式的に表したものである。次の各問いに答えなさい。
(1) 星座早見の北極星の位置は、図2のア〜エのどれですか。
(2) 図2の□には、それぞれ方位が記されている。AとBに入る方位として最も適当なものをそれぞれ選びなさい。
ア　東　　イ　西　　ウ　南　　エ　北

5．方位磁針を持って観察する方向を向くと、図3のようであった。このときの星座早見の使い方を述べた次の文の（X）と（Y）に入る語の組み合わせとして最も適当なものを選びなさい。

星座早見の日時を合わせた後、（X）と書いてある側を（Y）にして（X）の空にかざす。

ア　X：東、Y：上
イ　X：東、Y：下
ウ　X：西、Y：上
エ　X：西、Y：下
オ　X：南、Y：上
カ　X：南、Y：下
キ　X：北、Y：上
ク　X：北、Y：下

出典：筑波大駒場中学校『2026年度入学試験問題 理科』大問5（問題図・表を含む）（掲載元：四谷大塚 入試解答速報）

解答：1．しん食・たい積
2．ウ
3．① ○　② ○　③ くもり
4．(1) イ　(2) A：ア、B：エ
5．エ（参照：四谷大塚 入試解答速報、独立検算済み）

増水した川の水が茶色くにごるのは、上流から土砂が運ばれているためです。問1では、ここから流れる水の三つのはたらきをそろえます。土地をけずる「しん食」、土砂を運ぶ「運ぱん」、土砂を積もらせる「たい積」。運ぱんは会話文にあるので、答えは「しん食・たい積」です。

問2は図1の砂とどろに着目します。水平な層が交互に重なっているのは、流れの強弱によって粒の異なる土砂が積もったからです。このような地層ができた場所として、選択肢の中では大陸近くの海底が合います。答えはウです。

問3は、日差しの強さではなく雲量の決まりで判断します。雲量は0から10までの11段階なので、①は○。降水がなく、雲量が2以上8以下なら「晴れ」ですから、雲量8の②も○です。③は、雲のすき間から強い日差しがあっても、条件は雲量9です。天気は「くもり」となります。

問4では図2の配置を読みます。星図は北天の極付近を中心に回り、北極星はその近くにあるため、位置はイです。星座早見の方位は、空を見上げる向きに合わせて置かれています。図2では左側のAが東、上側のBが北なので、Aはア、Bはエです。

この方位の読み方を問5でも使います。図3では、方位磁針の色のついた針先が観察者の右を指しています。右が北なら、正面は西。日時を合わせたあと、星座早見の「西」と書かれた側を下にして、西の空にかざします。したがってXが西、Yが下のエです。知識を思い出すだけでなく、図の向きを自分の立つ向きに合わせられるかが、最後の問いの中心です。

問題

1　食酢は、主に酢酸という液体が水に溶けた水溶液である。

（1）酢酸のように水に溶ける液体の物質を1つ答えなさい。

（2）水溶液は水に物質が溶けたものであるが、固体や液体の物質が水に溶けないときには、それぞれどのようなことが観察されるか、答えなさい。

（3）次のア〜オの文から正しいものを選びなさい。
ア　食酢にさびた銅板を入れても変化がない。
イ　食酢に卵の殻を入れると泡を出して溶ける。
ウ　食酢に生の魚の切り身を入れると白くなって固まる。
エ　BTB液を加えた酢酸の水溶液にうすい塩酸を加えていっても、色は変化しない。
オ　酢酸の水溶液を加熱すると白い粉が残る。

（4）液体から固体になる温度は、水は0℃、酢酸は17℃であるが、液体を冷やし続けて固体になるまでの温度変化のグラフは水も酢酸も同じような形になる。液体の酢酸を冷蔵庫の中で静かに冷やし続け、冷やした時間と酢酸の温度との関係を調べたところ、下のグラフのようになった。このとき、17℃を下回ったのに固体が見られず、あるところ（図中のA点）で一気にこおり始めた。グラフから考えて、次のア〜オから間違っているものを選びなさい。
ア　17℃より低い温度の固体は存在しない。
イ　液体だけのときは冷やしていくと温度が下がる。
ウ　液体から固体になるときに周りに熱を出す。
エ　AB間は液体と固体が混ざっている。
オ　B点で完全に固体になった。

2　ガラスの粉、食塩、アルミニウムの粉が混ざったものを下図のようにして分けた。
図中の白い粉C、D、Eはそれぞれ異なる1種類の物質であった。

（1）操作1〜3にあてはまるものを次のア〜キから選びなさい。
ア　水を加えて混ぜ、ろ過する。
イ　石灰水を加えて混ぜ、ろ過する。
ウ　うすい塩酸を加えて混ぜ、ろ過する。
エ　試験管に入れてお湯であたためる。
オ　蒸発皿に入れて加熱する。
カ　冷蔵庫で冷やす。
キ　小さな結晶をつるし、1時間放置する。

（2）白い粉C、Dはそれぞれ何か、次のア〜ウから選びなさい。
あてはまるものがないときは×を書きなさい。
ア　ガラス　　イ　食塩　　ウ　アルミニウム

（3）白い粉Eについて、正しいものを次のア〜オから選びなさい。
ア　水に溶ける。　　イ　水に溶けない。
ウ　泡を出しながら塩酸に溶ける。　　エ　泡を出さずに塩酸に溶ける。
オ　塩酸に溶けない。

（4）実験前のガラスの粉、食塩、アルミニウムの粉が混ざったものの重さは全部で12.0gであった。ろ液Aをしばらく放置したところ、1.0gの白い粉Cが沈殿し、20gの水溶液が残っていた。操作3、4で得られた白い粉Dの重さは3.5g、白い粉Eの重さは9.9gであった。実験前に含まれていたアルミニウムの重さは全体の何％か、小数第1位を四捨五入して整数で答えなさい。ただし、この実験は20℃で行い、白い粉Cは20℃の水100gに38g溶けるものとする。

出典：女子学院中学校『2023年度入学試験問題 理科』III（問題図・表を含む）

解答：1　（1）アルコール　（2）固体：うくものやしずむものがある。　液体：水と分離する。　（3）イ、ウ、エ　（4）ア、オ
2　（1）1：ア　2：オ　3：ウ　（2）C：イ　D：ア　（3）ア、エ　（4）17

前半は酢酸水溶液の性質です。水に溶ける液体の例はアルコール。水に溶けない固体は、水との密度の違いなどによって浮くか沈みます。水に溶けない液体は混ざらず、境界のある別の層になります。

卵の殻は食酢と反応し、泡を出しながら溶けるのでイ。魚のたんぱく質は酸によって変性し、白く固まるのでウです。酢酸水溶液も塩酸も酸性ですから、塩酸を加えてもBTB液の色は変わらず、エも正しい。さびた銅板には変化が起こり、酢酸水溶液を加熱しても白い粉は残りません。

温度のグラフでは、A点まで液体のまま17℃より低くなる過冷却が起きています。A点でこおり始めると、凝固熱を周囲へ出すため温度が上がります。B点から続く一定温度の区間は液体と固体が混ざった状態。全部が固体になるのはその区間の終わりで、その後は17℃より低くなります。誤りはアとオです。

後半は物質による溶け方の違いを使います。操作1で水を加えると食塩だけが溶けるので、ろ過してガラス、アルミニウムと分けます。ろ液Aを蒸発皿で加熱して得るCは食塩です。ろ紙に残った二つにうすい塩酸を加えると、アルミニウムだけが溶け、ガラスがDとして残ります。操作1、2、3は順にア、オ、ウ。Cはイの食塩、Dはアのガラスです。

Eは、アルミニウムが塩酸と反応してろ液Bへ移ったあとに得られた物質で、アルミニウムそのものではありません。水に溶け、塩酸にも泡を出さずに溶けるため、アとエを選びます。

最後は20gを水だけの重さとしないこと。20℃では水100gに食塩38gが溶けるので、飽和水溶液138g中に食塩は38gあります。20gの水溶液では20×38÷138≒5.51g。沈殿した1.0gを加え、初めの食塩は約6.51gです。ガラスはDの3.5gですから、アルミニウムは12.0－3.5－6.51≒1.99g。1.99÷12.0×100≒16.6％となり、四捨五入して17％です。Eの9.9gは塩酸との反応でできた別の物質の重さなので使いません。

問題

1．次の文章を読み、以下の各問いに答えなさい。ただし、惑星の公転軌道は円軌道であるものとします。

水星は太陽に最も近い軌道を公転する内惑星です。内惑星とは地球よりも内側の軌道を公転する惑星のことをいい、内惑星には水星の他に（ ① ）があります。
図1は、北極星側から見た太陽、水星、地球の位置関係を模式的に表したものです。地球から見て、内惑星が太陽から最も離れて見えるときの位置を最大離角といい、水星の最大離角は約23度です。最大離角には、東方最大離角と西方最大離角があります。東方最大離角の「東方」とは、地球から太陽を見たときに、水星が太陽よりも東側にあることを意味します。また、西方最大離角の「西方」とは、地球から太陽を見たときに、水星が太陽よりも西側にあることを意味します。
東方最大離角のときの水星は（ ② ）の空で見ることができ、西方最大離角のときの水星は（ ③ ）の空で見ることができます。東方最大離角のときは、（ ④ ）ことになり、西方最大離角のときは、（ ⑤ ）ことになります。

図1

問1　（ ① ）に当てはまる言葉を答えなさい。

問2　（ ② ）、（ ③ ）に当てはまるものを、次のア〜エの中からそれぞれ選び、記号で答えなさい。
ア．明け方に東　　イ．明け方に西　　ウ．夕方に東　　エ．夕方に西

問3　水星の見え方について（ ④ ）、（ ⑤ ）に当てはまる文を次のア〜エの中からそれぞれ選び、記号で答えなさい。
ア．水星がしずんだ後を太陽が追いかけてしずむ
イ．太陽がしずんだ後を水星が追いかけてしずむ
ウ．水星が姿を現した後に太陽がのぼる
エ．太陽がのぼった後に水星が姿を現す

問4　水星は太陽光が当たっている部分が光って見え、光が当たっていない部分は暗いため見ることができません。東方最大離角の位置のとき、地球から見て水星はどのような形に見えますか。次のア〜キの中から選び、記号で答えなさい。
ア　イ　ウ　エ　オ　カ　キ

水星が東方最大離角から西方最大離角になるまでの時間を考えます。地球のある地点で太陽が南中してから、次に南中するまでの時間を「1日」といいます。図2は、地球の1日あたりの公転角度を模式的に表したものです。
惑星が太陽の周りを1周する時間を公転周期といい、地球の公転周期が365日であるのに対して、水星の公転周期は88日となります。ただし、時間の単位は地球の1日を使って表します。

図2

問5　水星は1日あたりに何度公転しますか。小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

問6　地球の公転角度と水星の公転角度の、1日あたりの差は何度になりますか。問5の答えを使って、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

問7　2024年3月25日に水星は東方最大離角になりました。西方最大離角になったのは2024年のいつと考えられますか。最も適当なものを次のア〜キの中から選び、記号で答えなさい。
ア．4月25日　　イ．5月10日　　ウ．5月25日　　エ．6月10日
オ．6月25日　　カ．7月10日　　キ．7月25日

出典：鴎友中学校『2025年度入学試験問題 理科』大問1（問題図・表を含む）

解答：問1　金星
問2　② エ、③ ア
問3　④ イ、⑤ ウ
問4　カ
問5　4.1度
問6　3.1度
問7　イ

水星と同じく、地球より内側の軌道を公転する惑星は金星です。したがって問1は金星になります。

図1で東方最大離角の水星は、太陽より東側にあります。太陽より遅く沈むので、②は夕方の西、エ。④は、太陽が沈んだ後を水星が追いかけて沈むイです。西方最大離角では反対に、水星が太陽より先に昇ります。③は明け方の東のア、⑤は水星が姿を現した後に太陽が昇るウとなります。

問4は、明るい側の向きだけで決めると迷います。最大離角では、地球から水星の公転軌道へ引いた直線が接線となり、水星の位置の角は90度です。このため、地球から見える水星は半月状になります。太陽光が当たる側を図1で確かめると、選択肢はカです。

後半は、水星と地球が1日に進む角度を比べます。水星は88日で360度を公転するので、360÷88＝4.090…度。小数第2位を四捨五入し、問5は4.1度です。

地球は365日で360度を公転しますから、1日あたり360÷365＝0.986…度です。問5で求めた4.1度との差は、4.1－0.986…＝3.113…度。小数第2位を四捨五入すると、問6は3.1度になります。

問7では、この3.1度を図1の角度と結びつけます。最大離角の三角形で、水星の位置は90度、地球の位置は23度です。太陽の位置は180－90－23＝67度。東方最大離角から西方最大離角までに変わる相対的な角度は、その2倍の134度です。134÷3.1は約43日ですから、3月25日の約43日後は5月上旬。最も近い5月10日のイを選びます。

問題

次の文章を読んで、以下の各問いに答えなさい。なお、数値で答えるものは、必要であれば四捨五入して整数で答えなさい。

硫酸銅は水の検出に用いられることがある物質です。これは、白色の硫酸銅が水を取り込むと青色に変化する性質を利用しています。

水を取り込むことで青くなると別の物質に変化したように感じますが、この色の違いは水を取り込んでいるかどうかだけでどちらも硫酸銅です。まったく水を取り込んでいない白色のときを無水塩と呼び、水を取り込んで青色になったときは水和物と呼びます。

この硫酸銅を用いて、以下の実験Ⅰ～Ⅲを行いました。

実験Ⅰ　33 ℃の水100 gに硫酸銅の無水塩を限界まで溶かしたところ、25 g溶けて青色の硫酸銅水溶液が得られた。

実験Ⅱ　実験Ⅰの水溶液の温度を53 ℃まで上げて再び硫酸銅の無水塩を限界まで溶かしたところ、さらに11 g溶けた。

実験Ⅲ　実験Ⅱで得られた硫酸銅水溶液を33 ℃に冷却したところ、青色の結晶が20 g得られた。

問1　水の検出について、次の(1)、(2)に答えなさい。

(1)　水の検出に用いられる試験紙として適当なものを次のア～ウから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　赤色リトマス紙　　イ　青色リトマス紙　　ウ　塩化コバルト紙

(2)　硫酸銅のように水を取り込むことで色が変わる性質をもつ物質が用いられる例として最も適当なものを次のア～エから1つ選び、記号で答えなさい。
ア　乾燥剤　　イ　消臭剤　　ウ　防腐剤　　エ　防虫剤

問2　33 ℃の硫酸銅の飽和水溶液の濃度は何％ですか。

問3　53 ℃の水150 gに硫酸銅の無水塩は最大何g溶かすことができますか。

問4　実験Ⅲで得られた青色の硫酸銅の水和物の結晶について、次の(1)、(2)に答えなさい。

(1)　実験Ⅲで得られた結晶20 gを加熱すると、硫酸銅の無水塩が12.8 g得られました。実験Ⅱで温度を上げて溶かした量よりも多くなっている理由を簡潔に説明しなさい。

(2)　実験Ⅲで結晶が得られた後の硫酸銅水溶液の濃度は何％ですか。

問5　実験Ⅲで得られた結晶と同じ割合で水を取り込んでいる硫酸銅の水和物について、次の(1)、(2)に答えなさい。

(1)　この硫酸銅の水和物を33 ℃の水100 gに溶かすとき、最大何g溶かすことができますか。

(2)　この硫酸銅の水和物100 gを加熱していくと、次の図のように重さが変化して64 gの無水塩になることが知られています。この図からわかることを述べた下の文中の【 X 】～【 Z 】に当てはまる数値をそれぞれ答えなさい。

十分な水を取り込んだ硫酸銅の水和物が無水塩になるまでに3回重さが減少をすることがわかる。

取り込んでいた水の量を100％とすると、102 ℃のところで【 X 】％の水分が、113 ℃のところでさらに【 Y 】％の水分が、最終的に150 ℃のところでさらに【 Z 】％の水分が放出されることで無水塩になることがわかる。

出典：海城中学校『2024年度入学試験問題 理科』大問2（問題図・表を含む）

解答：問1　(1) ウ　(2) ア
問2　20
問3　54
問4　(1) 結晶に取り込まれた水が溶媒から減っているため、溶けている硫酸銅が少ないから。　(2) 20
問5　(1) 45　(2) X 40　Y 40　Z 20

この大問では、無水硫酸銅と、結晶に取り込まれた水を分けて考えます。問1(1)は、水の有無によって色が変わる塩化コバルト紙を選ぶのでウです。水を取り込む性質は乾燥剤に利用されるため、(2)はアになります。

問2では、溶解度と濃度を混同しないことです。33℃で水100gに無水硫酸銅25gが溶けると、水溶液全体は125gになります。したがって濃度は25÷125×100＝20％です。分母は水100gではなく、水溶液125gです。

問3は実験Ⅰと実験Ⅱを続けて考えます。53℃では、水100gに溶ける無水硫酸銅は25＋11＝36gです。水が150gなら1.5倍ですから、最大で36×1.5＝54g溶けます。

問4では、青色の結晶20gをすべて無水硫酸銅として扱うことはできません。加熱後に残る無水塩は12.8gなので、差の7.2gは結晶に取り込まれていた水です。冷却すると、無水硫酸銅だけでなく水7.2gも水溶液から結晶へ移ります。溶媒の水が減れば、溶けていられる無水硫酸銅も少なくなります。そのため、結晶中の無水塩12.8gは、温度を上げたときに追加した11gより多くなります。

結晶ができた後に残るのは、無水硫酸銅が36－12.8＝23.2g、水が100－7.2＝92.8gです。問4(2)の濃度は、23.2÷(23.2＋92.8)×100＝20％となります。問5(1)では、水和物の64％が無水塩、36％が水です。水和物をx g溶かすと、無水塩は0.64x g、水は100＋0.36x gになります。33℃での比25：100から、0.64x＝0.25(100＋0.36x)です。xは約45.45gですから、答えは45gとなります。

問5(2)では、水和物100gに含まれる水36gをもとに計算します。102℃までに減った14.4gは36gの40％です。113℃までの次の減少も14.4gなので40％、最後の減少は7.2gなので20％です。したがってXは40、Yは40、Zは20です。後半では、結晶を無水塩と水に分けて追うことが計算の中心になります。

問題

2　同じ豆電球を2つと、かん電池、スイッチ、導線をそれぞれ1つずつ用意した。これらの部品は、記号を用いて図1のように表す。次の実験1、実験2について、後の各問いに答えなさい。

【実験1】図2－①の3つのたんじ間に部品を接続する。ただし、1つのたんじ間には、1つの部品しか接続しない。図2－②は、スイッチを入れる前の豆電球はつかないが、スイッチを入れるとついた。図2－③は、スイッチがないので2つの豆電球は同じ明るさでついたままで、それぞれの明るさはスイッチを入れた図2－②の豆電球より暗かった。図2－④は、スイッチを入れると危険なので試さなかった。

【実験2】図3－①の6つのたんじ間に部品を接続する。ただし、1つのたんじ間には、1つの部品しか接続しない。まず、図3－②のように1つの豆電球をAB間に、かん電池をBC間に接続し、これを基本形とする。この基本形に、もう1つの豆電球の配置を考えると、図3－③から⑥のように4通りあることがわかった。この4通りに、残っているスイッチと導線の両方を接続したときの豆電球のつき方を調べた。

1．【実験2】において、スイッチと導線をどのように接続しても、スイッチを入れたときに、図2－④のような危険なことが起こらないのは次のうちどれですか。2つ選びなさい。
ア　図3－③　　イ　図3－④　　ウ　図3－⑤　　エ　図3－⑥

2．【実験2】において、前問の1で選んだものにスイッチと導線を接続したとき、どのように接続しても、スイッチを入れる前と入れた後で2つの豆電球のうち1つでもつき方が異なる結果が得られるのはどれですか。すべて選びなさい。ただし、つき方が異なるとは、「消えていたものがつく」、「ついていたものが消える」、「ついていたものの明るさが変化する」ことをさす。
ア　図3－③　　イ　図3－④　　ウ　図3－⑤　　エ　図3－⑥

出典：筑波大駒場中学校『2025年度入学試験問題 理科』大問2（問題図・表を含む）

解答：1．イ・エ
2．イ

この大問では、豆電球の点灯を考える前に、乾電池を短絡する経路がないかを調べます。実験1の図2－④では、スイッチを入れると、乾電池の両端が豆電球を通らずに直接つながります。大きな電流が流れて危険になるため、実際に試してはいけません。

問1では、図3－③から⑥まで、空いている端子間にスイッチと導線を接続する場合を順に調べます。乾電池はBC間にあるので、Bから豆電球を通らずにCへ戻る経路ができるかを、図に書き込みながら確かめます。

図3－③と図3－⑤では、接続のしかたによってB－D－Cがスイッチと導線だけでつながり、短絡が起こります。図3－④と図3－⑥では、どの接続でも短絡する経路はできません。したがって、問1の答えは④と⑥に当たるイとエです。③と⑤は短絡する接続を一つ見つければ除けますが、④と⑥についてはすべての場合を調べなければなりません。

問2では、問1で残った図3－④と図3－⑥を比べます。スイッチを入れる前と後で、二つの豆電球の少なくとも一方に、点灯、消灯、明るさの変化が必ず起こるかを調べる問題です。図3－④では、スイッチと導線をどのように接続しても、少なくとも一方のつき方が変わります。

一方、図3－⑥には変化しない接続があります。AC間を導線、AD間をスイッチにすると、スイッチを入れる前後とも、AB間の豆電球は同じ明るさでつき、CD間の豆電球は消えたままです。「どのように接続しても」という条件は、反例が一つあれば成り立ちません。問2の答えは、図3－④に当たるイだけです。

前半では乾電池を短絡する経路の有無を調べ、後半では安全な配置に絞って点灯状態を比べています。どちらも、端子から端子へ電流の通り道を一本ずつたどる問題です。

問題

2．栄一君は学校の授業できゅうすでお茶をいれる体験をしました。おいしい緑茶をいれるときのお湯の温度は80 ℃前後が適していると教わりました。学校では実験用ガスこんろでお湯を作りました。

問1　実験用ガスこんろの使い方や注意点として正しいものを次のア〜キから二つ選び、記号で答えなさい。

ア．あらかじめガスボンベを振って、ガスボンベの中の燃料をよく混ぜておく。
イ．床にガスボンベを落としたり、ガスボンベをたたいたりしないようにする。
ウ．ガスボンベを取り付けてからガスボンベの中の燃料が出やすいように、こんろを少しだけ傾けて置く。
エ．火のついたろうそくを近づけてこんろに着火する。
オ．こんろの火を消した後、急いでガスボンベを取り外す。
カ．こぼれた燃料をすぐにふきとれるよう、こんろのそばに乾いた雑巾を置いておく。
キ．ガスボンベをこんろから外した後、こんろにもう一度火をつけて、こんろの中に残っている燃料を使いきる。

栄一君は家でもお茶をいれてみることにしました。お店に日本の水とフランスの水が売られていたので、両方とも使ってみました。それぞれの水を使っていれたお茶を飲んでみたところ、味が違うように感じました。
性質を調べるために、水とそれぞれの水を使っていれたお茶をリトマス試験紙につけて、リトマス試験紙の色の変化を観察しました。観察結果は表1と表2のとおりです。

表1　水をつけた場合のリトマス試験紙の変化のようす
【日本の水】
青色リトマス試験紙の変化：青色→青色
赤色リトマス試験紙の変化：赤色→赤色
【フランスの水】
青色リトマス試験紙の変化：青色→青色
赤色リトマス試験紙の変化：赤色→赤色

表2　お茶をつけた場合のリトマス試験紙の変化のようす
【日本の水を使っていれたお茶】
青色リトマス試験紙の変化：青色→赤色
赤色リトマス試験紙の変化：赤色→赤色
【フランスの水を使っていれたお茶】
青色リトマス試験紙の変化：青色→青色
赤色リトマス試験紙の変化：赤色→赤色

問2　表1と表2からわかることをまとめた次の文中の空らん（1）（2）に入る適当な言葉を、後の〔　〕の中からそれぞれ選んで答えなさい。

「フランスの水の性質は（1）で、日本の水でいれたお茶の性質は（2）である。」
〔 酸性　アルカリ性　中性 〕

出典：栄光中学校『2026年度入学試験問題 理科』大問2（問題図・表を含む）

解答：問1　イ・キ
問2　（1）中性　（2）酸性

大問の前半は、実験用ガスこんろを安全に扱えるかを確かめる問題です。問1では、選択肢から正しい扱いを選びます。ガスボンベを落としたり、たたいたりすると、ボンベが破損し、燃料が漏れる危険があります。したがって「イ」は正しい扱いです。

もう一つは「キ」です。ガスボンベをこんろから外しても、こんろの中に燃料が残っていることがあります。そこで、もう一度火をつけて残った燃料を使いきります。この二つから、問1の答えは「イ・キ」となります。

後半の問2では、問1の結果は使いません。表1と表2へ戻り、何を試験紙につけたのかを分けて読みます。水そのものと、その水でいれたお茶を混同しないことです。また、青色と赤色の二枚について、変化したか、色がそのままかを確かめます。

空らん（1）は、表1のフランスの水です。青色リトマス試験紙は青色のまま、赤色リトマス試験紙も赤色のままです。どちらも変色していないので、選択肢の中では中性と判断します。

空らん（2）は、表2の日本の水でいれたお茶です。青色リトマス試験紙が赤色に変わり、赤色リトマス試験紙は赤色のままです。酸性の液体は青色リトマス試験紙を赤色に変えるので、答えは酸性です。赤色が変わらないことだけで決めず、二枚の結果を組み合わせます。

問題

4．電流をさまたげるはたらきのことを「抵抗」といいます。抵抗が「1」の豆電球Aと抵抗が「2」の豆電球Bをそれぞれいくつか用意し、これらと乾電池を用いてさまざまな回路をつくりました。以下の各問いに答えなさい。ただし、乾電池はすべて同じものを用います。

図1は豆電球Aを1つと、乾電池1つを用いた回路です。図2は豆電球Bを1つと、乾電池1つを用いた回路です。図3は、それぞれの回路全体の抵抗と乾電池から流れる電流をまとめたものです。「回路全体の抵抗」とは、用いた豆電球すべてを1つの豆電球とみなしたときの抵抗のことを表します。

図3　図1：回路全体の抵抗 1、乾電池から流れる電流 1　図2：回路全体の抵抗 2、乾電池から流れる電流 1/2

図4〜図6のような回路をつくりました。

問1　図4の豆電球Aは2つとも図1の豆電球Aと同じ明るさになり、それぞれの豆電球Aに流れる電流が「1」になることがわかりました。このとき、乾電池から流れる電流はいくつですか。

問2　図5の乾電池から流れる電流は、図1の乾電池から流れる電流の半分の大きさになりました。図5の回路全体の抵抗はいくつになりますか。

問3　図6の乾電池から流れる電流は、図1、図2、図4、図5の回路のうち、どの回路の乾電池から流れる電流と同じになりますか。

豆電球Aを5つ用いて、図7の回路をつくりました。豆電球には左からA1、A2、A3、A4、A5と名前をつけました。また、図7のスイッチS1、S2、S3は、それぞれ独立に操作できます。

3つのスイッチをすべて切りました。

問4　図7の豆電球の明るさはどうなりますか。次のア〜エの中から正しいものを選び、記号で答えなさい。
ア．すべて図1の豆電球と同じ明るさになる。
イ．豆電球A1からA5に向かってだんだん暗くなる。
ウ．豆電球A1とA5の豆電球は図1の豆電球と同じ明るさで、他はそれより暗い。
エ．すべて図1の豆電球より暗く、その明るさは等しくなる。

図7のスイッチS1だけを入れたところ、豆電球A1、A2の明かりは消えました。続いて、スイッチS2を入れました。

問5　このとき、点灯している豆電球の名前を答えなさい。また、その明るさは、図1のときの豆電球の明るさを基準にしたとき、どうなりますか。以下のア〜ウの中から選び、記号で答えなさい。
ア．明るくなる　　イ．暗くなる　　ウ．同じ明るさになる

問6　図7のS1〜S3のすべてのスイッチを入れました。
（1）点灯している豆電球の名前をすべて答えなさい。
（2）点Pの位置での電流はどうなりますか。次のア〜エの中から選び、記号で答えなさい。
ア．aの向きにだけ流れている
イ．bの向きにだけ流れている
ウ．aの向きとbの向きに交互に流れている
エ．流れていない

図8は切り替えスイッチです。このスイッチには2つの端子があり、スイッチを切り替えると、端子1に接続した回路から端子2に接続した回路に切り替えることができます。

切り替えスイッチT1、T2を用意しました。これらと豆電球Aを5つ、豆電球Bを4つ用いて、図9のような回路をつくりました。

以下の手順に従ってスイッチを操作しました。

手順①：スイッチS1を入れる。
手順②：スイッチS2を入れる。
手順③：切り替えスイッチT1を端子2につなげる。
手順④：切り替えスイッチT2を端子2につなげる。

問7　手順②までを行ったときの乾電池から流れる電流の大きさは、手順①を行ったときと比べて何倍になりますか。

問8　手順④の後、乾電池から流れる電流の大きさは、手順②までを行ったときと比べて何倍になりますか。次のア〜オの中から選び、記号で答えなさい。
ア．16倍　　イ．4倍　　ウ．1倍（等しい）
エ．1/4倍　　オ．1/16倍

出典：鴎友中学校『2024年度入学試験問題 理科』大問4（問題図・表を含む）

解答：問1　2【2点】／問2　2【2点】／問3　図1【3点】／問4　エ【2点】／問5　豆電球：A3【2点】、明るさ：ウ【2点】／問6（1）A1、A2、A3、A4、A5【4点】（2）ア【3点】／問7　2倍【3点】／問8　ウ【4点】

この大問では、豆電球の数ではなく、電流が通る道筋を確かめます。図4は、抵抗1の豆電球Aが2個並列につながった回路です。それぞれに電流1が流れるので、分岐前では1＋1＝2。これが問1の答えです。図5はAが2個直列ですから、回路全体の抵抗は1＋1＝2となります。

問3の図6には、抵抗2の豆電球Bの枝と、Aを2個直列にした抵抗2の枝があります。抵抗2の枝を2本並列につなぐと、回路全体の抵抗は1です。したがって、乾電池から流れる電流は図1と同じになります。

図7では、スイッチを操作するたびに、電流がどこを通るかを考え直します。三つとも切った問4では、5個のAが直列になります。同じ電流が流れるので明るさは等しく、全抵抗が5になるため、どれも図1より暗くなります。答えはエです。問5では、S1を入れるとA1、A2が、S2を入れるとA4、A5が導線で迂回されます。点灯するのはA3だけ。図1と同じ回路になるので、明るさも同じでウです。

問6で三つのスイッチをすべて入れると、A1とA2の並列部分、A4とA5の並列部分、乾電池に直接つながるA3の枝ができます。どの豆電球にも電流が流れるため、点灯するのはA1からA5までのすべてです。点Pでは、各接続点と電流の向きをたどると、aの向きにだけ流れます。答えはアです。

図9の手順①では、Aを2個直列にした抵抗2の枝だけに電流が流れます。手順②で抵抗2のBの枝が加わると、抵抗2の枝2本の並列接続になります。回路全体の抵抗は2から1へ半減するので、乾電池から流れる電流は2倍です。

問8は、端子2側を右端からまとめます。抵抗2のBと、「抵抗1のAに、その先の合成抵抗1を加えた道」が並列になっています。どちらも抵抗2ですから、その分岐点から先の合成抵抗は1。同じ計算を左へ続けると、端子2側全体は最初のAを含めて抵抗2となります。これとS2側の抵抗2のBが並列になるため、回路全体の抵抗は1です。手順②のときと変わらないので、電流は1倍。答えはウです。