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化学分野でよく出る「水溶液」の問題対策|なるほどなっとく 中学受験理科

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2019年12月25日 水溜 兼一(Playce)

学習範囲が広く、難しいイメージがある理科の中学入試問題。難関校に多くの子どもを合格させてきたカリスマ講師・小川眞士さんが、子どもの理科力を育むためのヒントを伝えます。

理科の入試問題において化学分野は、多くの学校で配点の2~3割を占めます。今回は、化学分野の中でもよく出題される「水溶液」について、押さえるべきポイントを紹介します。

水溶液は12種類をきちんと覚える

水溶液の学習では、まず実験器具の名前や実験の手順を覚えておく必要があります。「メスシリンダー」「ろうと」といった器具の名前や、酸素や二酸化炭素を作り出す方法など、基本的なことがよく聞かれます。学校で実験するときはしっかり見て確認しておきましょう。

頻出するのは、水溶液の特定・分類の問題です。たとえば何種類かの水溶液に対して、いろいろな実験を行います。その実験の過程と結果が、問題の導入文で示されます。受験生はこうした文を読み取り、何の水溶液なのかを考えます。よく出る水溶液の特徴は確実に覚えておかなければいけません。

水溶液の問題が苦手な子の多くは、特徴を正確に覚えていません。字面が似ているせいか、アルコール水はアルカリ性だと思っている子もいます(アルコール水は中性)。試験問題では、酸性・中性・アルカリ性の性質や、溶けている物が固体・液体・気体のどれかなどを考えさせた後、その水溶液に関連する問題が続くことも多いです。初めにつまずくと、その後の問題を解くときに頭の中が混乱してしまうことも珍しくありません。

水溶液の特徴で必ず押さえておくことは次の4点です。

  • 性質(酸性・中性・アルカリ性)
  • リトマス紙とBTB溶液の色の変化
  • 溶けている物質とその状態(固体・液体・気体)
  • においがあるか、電気を通すか

そしてまず覚えるべき水溶液は次の12種類です。

中学受験ではここに挙げた以外の水溶液について詳しく特徴を聞かれることはあまり多くありません。暗記のコツは、あれもこれもと水溶液を覚えるのではなく、まずはこの12種類に絞ることです。

「知らない水溶液が出てきたから、とにかく特徴を覚えなければ」といった“全網羅型”の学習では、暗記しなければいけないことがどんどん増えていきます。その結果、どの水溶液がどんな特徴だったのか頭の中でこんがらがってしまいます。水溶液に限らずほかの単元でも、暗記するときは、「絶対に覚えなければいけないことは何か」を把握する力が必要です。

この12種類に絞ることで、「酸性の水溶液で固体が溶けているものは、ホウ酸水だけ」「アルカリ性の水溶液でにおいがあるものはアンモニア水だけ」と明確に理解できます。選択問題などでは、ほかの水溶液が出てくることもありますが、この12種類の特徴をしっかり覚えておけば、どんな特徴か推測できることも多いです。

この表を押さえたうえで、例えば2種類の水溶液を混ぜたら白くにごったときは、炭酸水と石灰水。あたためて出てきた固体をさらにあたためると黒くなったなら砂糖水と考え、問題を解くような感じです。

「気体の発生」は、物質の関係を表したグラフを頭に入れる

水溶液については、「25gの食塩を水100gに溶かしたときの水溶液の濃さは何%か?」といった濃度を計算させる問題や、水温が変化すると溶解度がどう変わるのかグラフを作成させて、グラフからわかることを記述させる問題も出ます。

問題を解くためには、先に挙げた12種類の水溶液について掘り下げて学ぶことが大事です。例えばほとんどの固体は水温が高くなるほど溶けやすくなりますが、塩化ナトリウムは溶解度があまり変化しません。酸素などの気体は水温が上がると溶けにくくなります。

このような「溶解」の問題のほか、12種類の水溶液に関連させて「気体の発生」の問題もよく出ます。代表的なのが「石灰石10gに塩酸を加えていったときに発生する二酸化炭素の量は?」といった計算問題です。

答えるためには、もともと容器に入っている一定量の物質A(ここでは石灰石)、そこに加える物質B(塩酸)、発生する気体C(二酸化炭素)の量の関係をきちんと整理しなければなりません。そのためには、下記のグラフの意味をしっかりと理解することが大切です。

これは、石灰石が一定の量だった場合に、加える塩酸の量と発生する二酸化炭素の量の関係をグラフ化したものです。グラフは最初上昇しますが、途中から水平になります。水平になるのは、途中で石灰石が溶けてなくなり、二酸化炭素が発生しなくなったからです。

このグラフから次のことがわかります。

  • あるところまで加える塩酸と発生する二酸化炭素の量は比例する
  • 塩酸をある量まで加えると石灰石がなくなり、二酸化炭素の発生が止まる
  • そのあとは石灰石がないので、さらに塩酸を加えても二酸化炭素の発生量は変化しない。
  • ○のところが過不足なく結びつく石灰石と塩酸の量とその時発生する二酸化炭素の量を示していて、この3量がこの反応の基準になる

入試では、「塩酸に亜鉛を加えて水素を発生させる」「塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えてできる食塩の量を調べる」というように物質が変わることがありますが、それぞれの物質の関係をグラフに表すと、二酸化炭素の発生のときと同じようになります。

水溶液の問題はある程度傾向が決まっているので、基本をきちんと押さえて学習すれば得点源になります。


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※記事の内容は執筆時点のものです

小川眞士
小川眞士 専門家・プロ

小川理科研究所(東京都豊島区)主宰。都内の中学校教諭を経て、四谷大塚進学教室理科講師に。開成や桜蔭の特別コースを約25年間担当、コース生28人全員が開成中学に合格した実績を持つ。教務主任や副室長も務めた。2009年4月に小川理科研究所を開設。主な著書に、『中学受験 理科のグラフ完全制覇』(ダイヤモンド社)、『これだけ理科』(森上教育研究所スキル研究会)、『カンペキ小学理科』(技術評論社)がある。

この記事の著者

雑誌・新聞の編集・ライターを経て、現在は、通信教育企業のキュレーションサイトや大学案内のライティングなどを担当。