実験
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概要

この実験では、金属マグネシウムのサンプルを正確に量って、空気中で加熱します。 金属マグネシウムは空気中の酸素(O2)と反応し、酸化マグネシウムを形成します。 Mg + O2 ® 酸化マグネシウム

マグネシウムのサンプルが完全に反応した後、生成された酸化マグネシウムの質量を測定します。

計算

この実験で以下のデータが記録されたとします（33ページ、セクションI参照）。

この実験では、採取した金属マグネシウムの初期質量を小さなビーカーで測定することになっています。 33ページのセクションIのパート(a)で記録したマグネシウムの質量は、マグネシウム金属そのものの質量のみでなければなりません（質量測定を行ったビーカーの質量は含みません）。 あなたの答えは、0.3～0.4 g の間でなければなりません（これよりも大きな数字がある場合は、ビーカーの質量を含んでいます）。 33ページのセクションI、パート(c)に記録された質量には、容器の質量が含まれています（空の容器の質量はセクションI、パート(b)に記録されています）。 すべての質量は、電子天秤上で小数点以下4桁まで決定されるべきであることに注意してください。これにより、容器の質量が含まれている場合、通常6つの有効数字が得られ、マグネシウムと酸化マグネシウムの質量が4つの有効数字まで決定されることになります。

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a. 製品の質量

以降のすべての計算で使用する製品の質量は、るつぼ/ビーカーと内容物の最終的な質量(すべての加熱が完了した後)から、空の容器(マグネシウムを入れる前)の質量を差し引いたものです。 上記のデータについて、製品の質量を計算し、ここをクリックして答えを確認してください。

b. 反応した酸素の質量

反応の生成物は純粋な酸化マグネシウム(マグネシウムと酸素を含む)であるべきであり、最初に採取した材料は純粋な元素マグネシウムであるため、反応した酸素の質量はちょうどこれら2つの質量の差になるはずです。 上記のデータを用いて、採取したマグネシウムのサンプルと反応した酸素の質量を計算し、ここをクリックして答えを確認してください。

c. 反応したマグネシウムのモル数

反応したマグネシウムのモル数は、採取したマグネシウムの質量とマグネシウムのモル質量（Mg1モルあたり24.31g）に基づいて算出します。 上のデータについて、反応したマグネシウムのモル数を計算し、ここをクリックして答えを確認してください。

d. 反応した酸素のモル数

上で計算した0.2270gの酸素に含まれる酸素原子のモル数は、酸素の原子質量（1モル16.00g）を用いて計算します。 なお、酸素原子はMgOの個別….notにO2分子として含まれています。 0.2270gの酸素に含まれる酸素原子のモル数を計算して、ここをクリックして答えを確認してください。

e. Mg原子のモル数とO原子のモル数の比

経験式とは、化合物に含まれる原子の種類の最小の整数比を表したものです。 実験的には、0.01397モルのマグネシウムと0.01419モルの酸素が結合していることがわかりました。 つまり、マグネシウム原子1個に対して結合した酸素原子の数は、この比率で与えられることになります。



f. Empirical formula (small whole numbers)

酸素原子が「1.016」もあるわけではないし、どんな試みにも実験誤差があるので、この比率は1の整数に丸めます。 この化合物は、マグネシウム原子1個に対して酸素原子1個を含むので、経験式は単にMgOとなります。

g. 製品中の実験的な％Mg（質量）

マグネシウムの割合（質量）は、採取したマグネシウムの質量と得られた製品の質量に基づいています。 上のデータについて、実験で求められたマグネシウム（質量）の割合を計算し、ここをクリックして答えを確認してください。

h. 酸化マグネシウムの実際の式（酸化数に基づく）

「命名法ワークショップ」では、化合物の式を書く練習をしましたが、多くの場合、周期表の中の代表的な元素の位置を利用して、その元素が化合物の中で形成するイオンの電荷を決定することができたと思います。 マグネシウムは2A族の元素なので、＋2のイオンを形成します。 Mg2+。 酸素は6A族元素であるため、-2イオンを形成する。 O2-. したがって、これらの電荷に基づいて、酸化マグネシウムの式はMgO（1つの+2イオンと1つの-2イオンの組み合わせ）であることが予測されます。

i. 理論的な質量％Mg

酸化マグネシウムの予測された式（上記のパートh）に基づいて、酸化マグネシウム中のマグネシウムの「理論的な」質量％を計算することができます。

MgOのモル質量 = 24.31 g + 16.00 g = 40.31 g



j. % error in percent magnesium

これは、%Mgの実験値と、真の式に基づく理論上の%Mgを比較します。 非常に慎重に実験を行った場合、この数値は 1% 未満になるはずです。 上記のデータの場合



エラーのマイナス記号は、私の結果が真の値よりわずかに低かったことを示しています。

Questions

私たちはあなたのために答えを提供することはできませんが、ここにいくつかの「役に立つヒント」があります。

1. 問題で「元素状」の酸素と書かれている場合は、大気中に存在する酸素の形を指しています。
2. 設問に「元素」の窒素とあるのは、大気中に存在する窒素の形を指しています。
3. この式は、手順のステップ7と8で行ったこと（この時点でるつぼに何を加えたのか）と、問題文に書かれている情報に基づいて書かれています。
4. この種の質問では、最も極端な状況を考えます。 例えば、1.000gのマグネシウムのサンプルが3つあったとします。 1つのマグネシウム試料を純酸素中で加熱し、完全に酸化マグネシウムに変化させたとします（窒化マグネシウムが存在していても問題ありません。 この製品の％Mgは何ですか？ 別のサンプルのマグネシウムを純窒素中で加熱して、完全に窒化マグネシウムに変えたとします。 この製品に含まれるMgの割合はどうなりますか？ 3つ目の試料をマグネシウムと酸素の混合物である空気中で加熱したところ、生成物の大部分は酸化マグネシウムですが、少量の窒化マグネシウムが混入していたとしたら？ この酸化マグネシウムと窒化マグネシウムの混合物の％Mgは、純粋なMgOの％Mgや純粋なMg3N2の％Mgと比べてどうなるのでしょうか？