問題

１．水溶液の濃度と性質について、以下の各問いに答えなさい。

塩酸にマグネシウム片を入れると、気体が発生します（図１）。

問１　下線部の気体の性質として適当なものを、次のア〜オの中から選び、記号で答えなさい。
ア．酸性雨の原因となる。
イ．金属がさびる原因となる。
ウ．燃やしても二酸化炭素が発生しないため、次世代の発電の燃料として期待されている。
エ．温室効果ガスとして地球温暖化の原因の一つとされている。
オ．水道水の消毒に使われたり、漂白剤として使われたりしている。

問２　下線部の気体を、以下の器具を用いて水上置換法で集めました。集めているようすを、解答らんの図に続けて図示しなさい。ただし、器具の向き、大きさ、形はかきやすいように自由に変えてよいものとします。
器具：集気びん、ガラス管、水の入った水そう、ゴム管

よく用いられる濃度には、「溶液全体の重さに対する、溶かした物質の重さの割合」があります。しかしこの問題では、溶液に溶けている物質の数に着目した濃度（新濃度）を考えます。新濃度は水溶液１Lあたりに溶けている物質の個数で表し、単位は［個／L］とします。

さまざまな水溶液をモデルで表し、その新濃度について考えてみましょう。ただし以下のビーカーの図では、すべてひと目盛りを20mLとします。

砂糖１個を△で表します。図２は、２個の砂糖を水に溶かして40mLとした砂糖水のモデルです。これを、「水溶液0.04Lに砂糖が２個溶けている」と表現します。この水溶液の新濃度は、
２÷0.04＝50［個／L］
と求められます。

また、図２の２倍の砂糖を溶かした40mLの水溶液のモデルは図３のようになります。この水溶液の新濃度は、
４÷0.04＝100［個／L］
と求められます。

問３　図３に水を加えて、図２と同じ新濃度の水溶液をつくると、そのモデルはどのようになりますか。解答らんのビーカーに水面の線と砂糖（△）をかきなさい。

問４　図３と同じ新濃度の水溶液のモデルを次のア〜エの中からすべて選び、記号で答えなさい。

食塩１個は○□で表します。食塩は２種類の異なる粒が１個ずつ結びついたものです。物質には、砂糖のように１個の粒で表せるものもありますが、食塩のように異なる種類の粒が２個結びついたものもあります。また、３個以上の粒が結びついた物質もあります。

食塩が２個溶けている水溶液40mLの新濃度は以下のように求められます。
２÷0.04＝50［個／L］
しかし、食塩は水に溶けると２種類の異なる粒に分かれるので、この水溶液のモデルは図４のようになります。

塩酸は、塩化水素という気体が水に溶けた水溶液です。塩化水素１個は◎□で表します。塩化水素も水に溶けると２種類の異なる粒が分かれるので、50［個／L］の塩酸40mLのモデルは図５のように表せます。ここで、○と◎は異なる種類の粒を表しています。また、図４と図５の□は同じ種類の粒を表しています。

問５　新濃度が20［個／L］の塩酸100mLのモデルはどうなりますか。解答らんの図に、水面の線と溶けている粒をかきなさい。

図６の水溶液A〜Hは、それぞれ（　）の中の物質を溶かして新濃度を50［個／L］とした水溶液20mLのモデルです。ただし、同じ種類の粒は同じ図形で表しています。
A（砂糖）、B（食塩）、C（塩化水素）、D（しょう酸）、E（水酸化ナトリウム）、F（水酸化カルシウム）、G（りゅう酸）、H（水酸化カリウム）

これらの水溶液は、酸性、中性、アルカリ性に分けられます。水溶液が何性を示すかは、その水溶液の中に「酸性を示す粒」や「アルカリ性を示す粒」があるかどうかで決まります。どちらもなければ中性の水溶液となります。

問６　BTB溶液を加えると黄色になる水溶液はどれですか。A〜Hの中からすべて選び、記号で答えなさい。

問７　問６で選んだ水溶液に共通して含まれる粒はどれですか。次のア〜ケの中から選び、記号で答えなさい。

問８　フェノールフタレイン溶液を赤色に変える粒はどれですか。問７のア〜ケの中から選び、記号で答えなさい。

塩酸にマグネシウム片を入れて気体が発生しているところに、水酸化ナトリウム水溶液を入れていくと、気体の発生は完全に止まりました。酸性を示す粒とアルカリ性を示す粒はお互いの性質を打ち消す効果をもっており、酸性の水溶液とアルカリ性の水溶液を混ぜると、それぞれの粒が１個ずつ反応して中性の粒となります。これが気体の発生が完全に止まった理由です。

図６の水溶液A〜Hを使って次の実験１、実験２を行いました。

【実験１】水溶液A〜Hの中から２種類の水溶液を選んでビーカーの中身をすべて混ぜ合わせ、BTB溶液を加えて混合水溶液の性質を調べました。

【実験２】水溶液A〜Hの中から３種類の水溶液を選んでビーカーの中身をすべて混ぜ合わせ、BTB溶液を加えて混合水溶液の性質を調べました。

問９　実験１で、水溶液Gと水溶液Hを混ぜた混合水溶液にBTB溶液を入れると、何色になりますか。また、その理由を説明しなさい。

問10　実験２で、BTB溶液が緑色になる３種類の水溶液の選び方は何通りありますか。

出典：鴎友学園中学校『2026年度入学試験問題 理科』大問1（問題図・表を含む）

解答：問1：ウ
問2：図示（水を満たして逆さにした集気びんへ、水中で導管を差し入れて集める。）
問3：水面を80mLとし、砂糖（△）を4個かく。
問4：ア、エ
問5：水面を100mLとし、◎を2個、□を2個かく。
問6：C、D、G
問7：ウ
問8：キ
問9：黄色。理由：酸性を示すつぶが1つ残っているから。
問10：12通り

問1で発生する気体は水素です。燃やしてできるのは水で、二酸化炭素は発生しませんから、選択肢はウです。問2では、水素が水に溶けにくい性質を使います。水を満たした集気びんを水中で逆さにし、導管の先をびんの内部へ入れれば、水上置換法で集められます。

ここから「1Lあたりに溶けている物質の個数」という新濃度へ進みます。問3は、砂糖4個を50個/Lにする問題です。4÷50＝0.08Lなので、水面は80mLになります。問4では、図3の新濃度を4÷0.04＝100個/Lと求めます。アは2÷0.02、エは6÷0.06で、どちらも100個/Lです。

問5では、20個/Lの塩酸が0.100Lあります。20×0.100＝2ですから、塩化水素は2個分です。水に溶けると1個が◎と□に分かれるので、水面を100mLとし、◎と□をそれぞれ2個かきます。

図6では、同じ図形がどの水溶液に含まれているかをたどります。酸性を示す◎があるのはC、D、Gで、BTB溶液は黄色になります。したがって問6はC、D、G、共通する粒を選ぶ問7はウです。アルカリ性のE、F、Hに共通する、内側にも四角がある粒がフェノールフタレイン溶液を赤色に変えます。問8はキです。

問9では、Gに酸性を示す粒が2個、Hにアルカリ性を示す粒が1個あります。1個ずつ反応しても、酸性を示す粒が1個残ります。そのため混合水溶液は酸性となり、BTB溶液は黄色です。問10は、組合せを数えるため、酸性を示す粒を＋、アルカリ性を示す粒を−として整理します。A、Bは0、C、Dは＋1、E、Hは−1、Fは−2、Gは＋2です。三つを選んだ合計が0になれば中性です。

AまたはB、CまたはD、EまたはHを一つずつ選ぶ場合が8通り。AまたはBにFとGを組み合わせる場合が2通りあります。さらにC・D・Fと、E・G・Hがそれぞれ1通りです。8＋2＋1＋1＝12通りとなります。