中学受験 メスシリンダーにたまった気体 の答え方

質問

四谷大塚の問題です。水上置換でメスシリンダーに気体をためます。
問い：メスシリンダーにたまった気体は主になんですか。ことばで答えなさい。
答え：空気

ここで、息子は「チッ素」と答え×になりました。
空気がたまることは当然分かっていて、「空気」と答えるか「チッ素」と答えるべきか迷ったそうです。塾の先生からは、主な気体は「チッ素と酸素だから空気と答えた方が良い」と言われたそうです。もう少しわかりやすい説明はありますでしょうか？

回答No.3

Saturn5 · ベストアンサー

中学・高校の理科教員です。

まず、この問題は設問が悪いのであまり気にする必要はありません。
気体を発生するとき、誘導管から最初に出る気体は残留していた空気であるという
ことが問題の根幹です。
たとえば、湯沸かし器を作動させてもすぐにお湯は出ずに、最初の数秒は水であるのと
同じことを聞いています。

設問の着眼点は良いのですが、設問形式が非常に答えにくいものとなっています。
そもそも、空気とは酸素やチッ素などの個別の気体と同列ではありません。
チッ素、酸素、アルゴンなどの混合気体を総称して空気と呼ぶのです。
また、想定される誤答が「酸素」であるので、正解の「空気」というのは非常に
答えにくいものとなっています。酸素という誤答が見える生徒ほど空気を書けずに、
深読みして空気の主成分のチッ素と答えてしまいます。

入試問題とはある事象を理解している生徒と理解していない生徒を選別するためのものです。
この問題は上位層の生徒ほど答えにくく、良問とは言いがたいと思います。
チッ素という答えは空気が残留することを見切った故に出る答えです。

お礼

ありがとうございます。私の考えと同じ意見でしたのでベストアンサーとさせていただきました。模試の答案では「チッ素」でしっかりＸをもらってきましたが、もう少し混乱しないような問題にして欲しいと思いました。

回答No.5

hayasitti

No2です。

発生器から酸素を発生させてメスシリンダーに気体を水上置換したが、たまったのは発生器中に元からあった空気が追い出されたものだった。

ということでしょうか？

ならば量的な情報がないと答えられない気が。
ここでいう量的な情報は「発生器に元からある空気の量（＝発生器のヘッドスペース）」「発生する酸素の量」とかです。
つまり、発生器から追い出されたガスが何か、またその量はどのくらいか、を考えないといけません。

お子さんが空気がたまることは分かっていたならば、それはどのくらいだったのでしょう？
たとえば、発生した酸素が少なくて発生器中の空気しか追い出すことができない量ならば、「空気」という答えもわかる気がします。
ただし、そうすると先生の「窒素＋酸素だから空気」という解説は雑というものでしょう。

メスシリンダーに入ってきた気体が「追い出された空気＞発生した酸素」だとすると、
「空気」という答えもできるが、空気の主成分である「窒素」という答えも理解できます。
あと量によっては窒素が不正解で酸素が正解、というケースもありえます。
（「追い出された空気＞発生した酸素」だが、「追い出された空気中の窒素＞（追い出された空気中の酸素＋発生した酸素）」になる可能性もあるから。）
これについては量の検討が重要です。

上記のとおり、如何様にも解釈できそうです。
問題が「メスシリンダーにたまった気体は主になんですか」ではなく「気体発生器から押し出された気体は主になんですか」なら、素直に空気と答えられるような気がしますね。
「メスシリンダーにたまった気体は？」と聞くとすでに混合状態ですから、
「空気＋酸素」なのか「（窒素＋酸素）＋酸素」なのか、で混乱を招く、ということなんじゃないかと。

あと、No3やNo4の方が言っている通り、通常実験系に最初から混入するであろう物質（この場合は空気）を、
意識しはじめるのは高校や大学の実験で、集めたサンプルの「収率」や「純度」、または「反応環境」といった考えが出てきたときです。
中学受験レベルで考えるような問題じゃないような気がします。
（考えるなとはいいませんけど、それで解答に混乱を招くようでは意味がない。）

以上、参考まで。

お礼

ありがとうございます。量的な記載は全くありません。おっしゃる通り混乱しやすいですよね。もう少し答えやすく問題を出して欲しいと思いました。

回答No.4

housyasei-usagi

水中置換するなら、水を満たしてからのでことで
ここに空気が存在している事自体考えるのが間違い。
酸素を発生させるなら、酸素がたまる。

塾の先生何考えてるのか？

酸素を発生させる実験の問題だったら答えは酸素でしょう？

・・・世の中そんなに完璧はない。

従い、酸素を発生させて集める段階で、空気とかが混ざる事もある。
しかし、中学でそこまで考えるかな？
それを理論的にとか考えるのは無理です。
優秀な中学生はそこまで考えられるのかもしれませんが・・・どうかな・・・

だったら、素直に発生する気体の答えを書きましょう。

お礼

ありがとうございます。誘導管から最初に出る気体は発生器内にもともとあった空気というのが答えです。
今回は主な気体は何かと言う質問に対して、空気と答えるべきか、チッ素と答えるべきか迷って質問させていただきました。

回答No.2

hayasitti

上記の問題文では的確に答えられません。
どういう実験の結果で発生する気体を捕集しているのかわかりませんので。
（吐いた息をストローで吹き込んで水上置換で貯める、とかそういったことがわからないと答えようがない）

＞空気がたまることは当然分かっていて、
というならば「空気」が正解なのではないのですか？
空気の主成分は当然窒素ですが、それを答えるだけでは正解にできないかと。
（これは、たとえば、日本酒の主成分は水だから日本酒は水である。と答えるようなものだから。）
（日本酒は水とエタノールの混合体で、１５％程度はエタノールだが、それ以外は当然水です。）

ま、「窒素と酸素の混合気」というだけで「空気」と称することに疑問をはさむ余地はありますがね。
（たとえば、窒素と酸素、１：１の混合気を「空気」とは称するのは乱暴というものでしょう。）
でも、中学受験レベルでここまで問うのは酷かもしれませんし、そもそも問題文がよくわからないのでなんともいえません。

補足

すみません。問題をもう少し詳しくお話しします。
フラスコ内で酸素を発生させ、水上置換で気体を集める問題です。

酸素を発生させますが、最初にもともとフラスコ内にある空気が集まります。

気体は主になんですか？の「主」が気になりチッ素としたようです。

回答No.1

housyasei-usagi

問題の前提がわかりません。何をどうやったのかわからないけど。
とりあええず空気がたまる実験ならば空気と答えのが筋。

窒素が主成分だから、窒素と答えて良いか？・・・ダメですね。

ならば、あなたの周りを窒素だけにしましょう。
貴方は即死に至ります。なぜなら、酸素がないから。

主成分だけ答えればいいわけではないのですね。

ついでに言えば、その昔流行ったヘリウムボイス。
あれって、ヘリウム１００％でなくて酸素２０％程度混ぜて売っているのですね。
なぜなら、ヘリウム１００％では酸欠になるから。
下手すれば死にますからね。

こんな時、ヘリウムボイスのガスを作る人になって言う？
「（主成分の）ヘリウムガス詰めて」では、殺人兵器にも似たり。
「ヘリウム８０％に酸素２０％混ぜて詰めてね」・・・まあ、こんなざっくばらんな
言い方ではないでしょうけどね。

お礼

housyasei-usagiさまのおっしゃる通り模試の答えは、空気となっています。大人でも混同しやすいと思いました。
ありがとうございました。

補足

すみません。問題をもう少し詳しくお話しします。
フラスコ内で酸素を発生させ、水上置換で気体を集める問題です。

気体は主になんですか？の「主」が気になりチッ素としたようです。