硫化鉄の化学変化について

質問

今、試験の勉強をしているですが、
中学2年生範囲の理科 硫化鉄の科学変化
についての問題がわかりません…
問題文は

★鉄粉と硫黄の粉末を均一に混ぜ合わせ、試験管に入れ 加熱した。
加熱前の試験管の全体の質量は20.0gであった。

(1)加熱後の試験管全体は何gになるか。

(2)加熱後の試験管全体の質量が問(1)のようになった理由を、簡潔に説明せよ。

というものです。

(問題は、私が 本物の問題より 簡単ように 書き直したものです。 私は、ほかのくにから日本にきて2年くらいですので、文が変かもしれないですが ごめんなさい。)

この問題の、(1)(2) の答えが
わからないです。

わかる方は、教えてください。

よろしくお願いします。

回答No.1

WiredLogic

(1) 20.0g

「質量保存の法則」という法則があります。

化学反応が起きて、２つの物質が化合しても、１つの物質が分解しても、その間に、物質の一部がどこかに逃げて行ったり、周りから追加の物質が入ってきたりしなければ、合計の質量(難しい概念ですが、とりあえずは重さと考えて大丈夫です)は、変わらない、ということです。

この問題の場合、最初、鉄と硫黄がピッタリの割合あったら、加熱後、鉄と硫黄は全部なくなり、全部が硫化鉄になります。鉄が少ないと、その分、できる硫化鉄が減って、硫黄が硫黄のままで少し残ります。逆に硫黄が少ないと、余った鉄は鉄のままで少し残ります。そのどれが起こっても、全体の重さは、変わらない、と言うことです。

試験官の中で、木や紙を燃やすと、軽くなりますが、これは、木や紙に含まれる、炭素や水素や酸素と、空気中の酸素と反応して、二酸化炭素や水ができますが、二酸化炭素は気体なので、空気中に逃げて行ってしまい、燃やすと温度が上がり、できた水もほとんどは、水蒸気となって空気中に逃げて行ってしまうので、残った燃えカスだけの重さになり、軽くなるからです。試験管でなく、もっと大きな、ちゃんとフタのできる容器を使って、燃やすと、できた二酸化炭素も水蒸気も、外に逃げずに中に残るので、このときは、質量は変化しません。

逆に、スチールウール、細い鉄線を綿のように集めたものですが、これを加熱すると、スカスカで空気が通りやすいので、かまたりの鉄と違い、燃えだします。このときは、鉄と酸素が結びついて、酸化鉄ができて、これは固体なので、試験管の中に残ります。このときは、鉄が、周りの空気中から酸素を持ってきて、それとくっつくので、その分だけ、重くなってしまいます。これも、大きなふたのできる容器の中で燃やすと、鉄が酸化鉄になって重くなった分、容器の中の空気の、酸素が減ってしまうので、全体の質量は変化しません。

長くなりましたが、質量保存則とはこういうものです。

(2) の答として、どれくらい書くのがいいかは、難しいですが、
一番短くまとめると、「質量保存則が成り立つから」
くらいで大丈夫だと思います。