【中2理科】化学変化と化学反応式の要点まとめ｜質量保存の法則と質量比の計算

中2理科「化学変化と化学反応式」を、図と例題で1つずつ確かめるページです。この単元は、「化学変化を、化学式で式に表す（化学反応式）」、「物質どうしが結びついて別の物質になる変化」、そして「化学変化の前後で質量はどうなるか（質量保存の法則と質量の比）」の3本立てです。計算は、「反応の前後で、原子の種類と数は変わらない」という1つの考えでつながっています。どの見出しも「答え → 図 → 理由 → 解き方」の順に書いています。紙に書いて練習したい人は、下の無料プリントを使ってください。

化学変化を化学式で表すには？ 化学反応式のつくり方

📄 プリント①（化学変化と原子・分子）11ページ

理由：化学変化では、原子はなくならず、新しくもできません。だから、式の左と右で原子の種類と数が等しくなります。水の電気分解を例に、つくり方を見ます。

• 物質名で式を書く：水 → 水素 ＋ 酸素
• 化学式にする：H₂O → H₂ ＋ O₂（水素・酸素は分子 H₂・O₂ でできているため）
• 左右の原子の数を数える：O は、左1・右2。
• 足りない側の物質を、化学式ごと増やす：2H₂O → H₂ ＋ O₂。次は H が、左4・右2なので、2H₂O → 2H₂ ＋ O₂。わけ：右下の数字を変えると、別の物質になってしまうため。
• 左右の原子の数がそろったか確かめる：左 H4・O2、右 H4・O2。

係数は、化学式の前につける数字（1は書きません）で、いちばん簡単な整数にします（4H₂O → 4H₂ ＋ 2O₂ は✕）。2H₂O → 2H₂ ＋ O₂ は、水分子2個から、水素分子2個と酸素分子1個ができることを表します。係数の比は、粒子の数の比です。できる水素分子の数は、酸素分子の2倍です。

例：水分子6個を分解すると、水素分子6個と酸素分子3個ができます。合言葉は 「数が足りなければ、化学式ごと増やす」 です。

標準2H₂O → 2H₂ ＋ O₂ で、水分子を14個分解すると、水素分子と酸素分子は、それぞれ何個できますか。

係数の比は、粒子の数の比です。水：水素：酸素＝2：2：1 です。

水分子14個は、2個の7組分です。水素分子 2×7＝14（個）、酸素分子 1×7＝7（個）

答え：水素分子14個、酸素分子7個

理由H₂O → H₂ ＋ O₂ で酸素の数をそろえるとき、H₂O を H₂O₂ に書きかえてはいけないのはなぜですか。

「右下の数字」と「別の物質」を入れて書きます。

答え：右下の数字を変えると、水とは別の物質を表す式になってしまうから。

酸化銀・炭酸水素ナトリウム・塩化銅の化学反応式

📄 プリント①（化学変化と原子・分子）12ページ

① 酸化銀の熱分解（前の見出しの手順で、段ごとに数えます）

酸化銀の Ag₂O 2個分から、銀原子4個と酸素分子1個ができる、と読み取れます。酸化銀は分子をつくりませんが、図は数えやすいように、Ag₂O 1個分（銀原子2個と酸素原子1個）ずつまとめてかいています。

② 炭酸水素ナトリウムの熱分解：NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂ では Na が左1・右2なので、2NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂ にすると、左右とも Na2・H2・C2・O6 になります。右辺は3つの物質なので、数える元素ごとに、3つの化学式の分を足します。炭酸水素ナトリウム2個から、炭酸ナトリウム1個・水1個・二酸化炭素1個ができる、と読み取れます。どの元素から数えてもよいのですが、この式では Na が左1・右2とすぐ分かるので、Na から係数を決めると進めやすくなります。

③ 塩化銅の電気分解：CuCl₂ → Cu ＋ Cl₂ は、塩素も分子 Cl₂ をつくるので右辺は Cl₂ と書きます。左右の原子の数がそろっているので、係数はつけません。塩化銅 CuCl₂ 1個から、銅原子1個と塩素分子1個ができます。

理由：どの式も、元素ごとに左右の原子の数を数えて、そろっているかを確かめます。合言葉は 「左右の原子を、元素ごとに数えてそろえる」 です。

標準2Ag₂O → 4Ag ＋ O₂ で、酸化銀 Ag₂O を10個分解すると、銀原子と酸素分子は、それぞれ何個できますか。

Ag₂O 2個から、銀原子4個と酸素分子1個です。10個は 2個の5組分です。

銀原子 4×5＝20（個）、酸素分子 1×5＝5（個）

答え：銀原子20個、酸素分子5個

標準2NaHCO₃ → Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋ CO₂ で、炭酸水素ナトリウムを8個分解すると、二酸化炭素は何個できますか。

NaHCO₃ 2個から、二酸化炭素 CO₂ は1個できます。8個は 2個の4組分です。

答え：4個（炭酸ナトリウムと水も4個ずつできる）

基本CuCl₂ → Cu ＋ Cl₂ で、塩化銅 CuCl₂ を12個分解すると、塩素分子は何個できますか。

係数がつかない式なので、CuCl₂ 1個から Cl₂ が1個できます。

答え：12個

2つの物質が結びつくと、何ができる？ 鉄と硫黄の実験

📄 プリント①（化学変化と原子・分子）13ページ

2ページから6ページ（「原子と分子」の記事）の分解は、1つの物質が分かれる変化でした。その逆に、2種類以上の物質が結びついて別の1種類の物質ができる変化もあります。たとえば、水素と酸素を混ぜた気体に火をつけると、音を立てて反応し、水ができます（青色の塩化コバルト紙が赤色になります）。物質名の式は、水素 ＋ 酸素 → 水 で、水の電気分解の逆です。

• 鉄粉と硫黄の粉末を乳鉢でよく混ぜ、2本の試験管 A・B に分ける。わけ：加熱した物と加熱しない物をくらべるため。
• A の口に脱脂綿でゆるく栓をし、試験管Aを斜めにスタンドに固定して、混合物の上部をガスバーナーで加熱する。
• 上部が赤くなったら、加熱をやめる。わけ：結びつくときに熱が出るので、加熱をやめても反応が下まで進むため。
• 冷めてから、A と B を調べる。（次の見出し）

見えたこと：加熱をやめても、赤い部分が下へ広がって反応が進み、黒色の物質ができました。B は加熱しません。実験は、換気をしながら行います。硫黄は、火山の近くでとれる黄色の固体です。

合言葉は 「上が赤くなったら火を止めても、反応は進む」 です。

基本次のア〜ウのうち、物質どうしが結びつく変化はどれですか。ア 水を電気分解して水素と酸素ができる　イ 水素と酸素の混合気体に火をつけて水ができる　ウ 酸化銀を加熱して銀と酸素ができる

ア・ウは1つの物質が分かれる変化（分解）です。イは2つの物質が結びついて1つの物質ができます。

答え：イ

理由鉄と硫黄の実験で、上部が赤くなったら加熱をやめるのはなぜですか。

「熱が出る」と「反応が進む」を入れて書きます。

答え：鉄と硫黄が結びつくときに熱が出るので、加熱をやめても、反応が下まで進むから。

鉄と硫黄が結びついてできた物は、鉄や硫黄と同じ？

📄 プリント①（化学変化と原子・分子）14ページ

理由：鉄原子と硫黄原子が1：1で結びつくので、Fe ＋ S → FeS です（硫化鉄は分子をつくらないので、図は1：1の組ずつかいています）。水素と酸素の 2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O は、前の見出しの 2H₂O → 2H₂ ＋ O₂ の、左右を逆にした形です。加熱前の B は、鉄と硫黄が混ざっているだけの混合物なので、それぞれの性質が残っています。加熱後の A は化合物（硫化鉄）で、別の性質をもちます。

ほかにも、結びつく変化は？銅を硫黄の気体に入れると、黒色の硫化銅ができます（Cu ＋ S → CuS）。銀の指輪が温泉で黒くなるのも、銀と硫黄が結びついた硫化銀ができたためです。合言葉は 「結びつくと、性質のちがう化合物ができる」 です。

基本鉄粉と硫黄の粉末を混ぜただけの物と、加熱してできた硫化鉄に、それぞれ磁石を近づけると、どうなりますか。

混ぜただけの物は混合物で、鉄の性質が残っています。

答え：混ぜただけの物は引きつけられ、硫化鉄は引きつけられない。

標準Fe ＋ S → FeS で、鉄原子を10個用意しました。ちょうど結びつく硫黄原子は何個ですか。また、硫化鉄 FeS は何個ぶんできますか。

鉄原子と硫黄原子は1：1で結びつき、FeS が1個ぶんできます。10個の鉄原子なら、すべて10倍です。

答え：硫黄原子10個、硫化鉄10個ぶん

基本銅を硫黄の気体に入れると、黒色の硫化銅ができます。この変化を化学反応式で表しなさい。

銅 Cu と硫黄 S が結びついて、硫化銅 CuS ができます。左右の原子の数はそろっています。

答え：Cu ＋ S → CuS

化学変化の前と後で、全体の質量は変わる？ 質量保存の法則

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）9ページ

沈殿ができる反応：うすい硫酸とうすい塩化バリウム水溶液を別々のビーカーに入れ、2つのビーカーごと電子てんびんで質量をはかります。混ぜると、白い沈殿（硫酸バリウム。水にとけにくい白い物質）ができます。混ぜた後に2つのビーカーごとはかると、混ぜる前と同じ 105.20 g のままでした。

気体が出る反応：

• 容器にうすい塩酸と、炭酸水素ナトリウムを入れた小さな試験管を入れ、ふたを閉めてはかる。
• 容器を傾けて混ぜ、ふたを閉めたままはかる。わけ：ふたを閉めたまま反応させ、出た気体を容器の外に逃がさないため。
• ふたをゆるめてから、もう一度はかる。

結果は、82.40 g → 82.40 g → 82.18 g でした。0.22 g 軽くなったのは、出ていった二酸化炭素の分です。

理由：気体が出る反応で軽くなるのは、質量保存の法則が成り立たないからではなく、気体が外に出ていったからです。合言葉は 「ふたをすれば、質量は変わらない」 です。

基本うすい硫酸とうすい塩化バリウム水溶液を、別々のビーカーに入れて、2つのビーカーごと質量をはかると 98.40 g でした。2つを混ぜて白い沈殿ができたあと、2つのビーカーごとはかると、何gになりますか。

沈殿ができる反応でも、全体の質量は変わりません。

答え：98.40 g

標準ふたをした容器の中でうすい塩酸と炭酸水素ナトリウムを反応させたあと、全体の質量が 90.50 g でした。ふたをゆるめて気体を出してから、もう一度はかると 90.25 g でした。出ていった気体の質量は何gですか。

ふたを閉めたままなら、反応の前後で質量は変わりません。ゆるめて軽くなった分が、出ていった気体の質量です。

90.50－90.25＝0.25（g）

答え：0.25 g（二酸化炭素）

なぜ、化学変化の前後で全体の質量は変わらない？

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）10ページ

理由：2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O でも、左右とも H4・O2 です。質量は原子の種類と数で決まるので、原子の種類と数が変わらなければ、全体の質量も変わりません。

質量が増える・減るのも、法則どおり：

• 銅を加熱して重くなるのは、銅が空気中の酸素と結びつくからです。皿の上の質量は、結びついた酸素の分だけ増えます（皿の上の銅 ＋ 空気中の酸素 ＝ できた酸化銅）。
• 木炭が軽くなるのは、二酸化炭素が空気中に出ていくからです（反応した炭素 ＋ 酸素 ＝ 出ていった二酸化炭素）。

どちらも、まわりの空気も合わせて考えれば、全体の質量は変わりません。

出ていった気体の質量を求める：うすい塩酸の入ったビーカー全体 60.00 g と石灰石 2.00 g を用意しました（合計 62.00 g）。石灰石を入れて気体が出なくなってからはかると、61.12 g でした。

合言葉は 「原子の種類と数は変わらない」 です。

標準うすい塩酸の入ったビーカー全体 120.00 g に、石灰石 3.00 g を入れました。気体が出なくなってからはかると、121.68 g でした。出ていった二酸化炭素の質量は何gですか。

反応前の全体：120.00＋3.00＝123.00（g）

出ていった気体：123.00－121.68＝1.32（g）

答え：1.32 g

理由銅を加熱すると重くなるのに、「質量保存の法則は成り立たない」とはいえないのはなぜですか。「酸素」という語を使って書きなさい。

増えた分はどこから来たのかを考えます。

答え：増えた分は、銅が空気中の酸素と結びついた分で、酸素も合わせれば全体の質量は変わらないから。

銅を何回も加熱すると、どこまで重くなる？

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）11ページ

銅の粉末 2.00 g を加熱し、冷ましてから質量をはかり、よくかき混ぜてまた加熱する、をくり返しました。

• 銅の粉末をステンレス皿に、うすく広げて加熱する。わけ：空気（酸素）にふれやすくして、全部の銅が酸素と結びつくようにするため。
• 冷ましてから質量をはかる。わけ：熱いままだと、まわりに空気の流れができて、電子てんびんの表示がずれるため。
• よくかき混ぜてから、また加熱する。わけ：下の方の銅も空気にふれさせるため。

理由：増加（前の回との差）はしだいに小さくなり、3回目で 2.50 g になり、そのあとは増えなくなりました。銅が全部酸素と結びつき（全部酸化銅になり）、それ以上結びつく銅が無いからです。銅 2.00 g に結びつく酸素は、最大 2.50－2.00＝0.50 g です。グラフの折れ線が横ばいになった所が、銅が全部酸素と結びついた所で、最大で結びついた酸素 0.50 g は、銅 2.00 g の 14 です。この割合が、次の見出しの質量の比につながります。

2回目の加熱のあと（2.46 g）は、まだ反応していない銅が残っています（結びついた酸素は 0.46 g）。この考え方は、「全部が反応しなかったとき」の見出しで使います。合言葉は 「全部結びつくと、もう増えない」 です。

基本銅の粉末 4.00 g を、質量が変わらなくなるまでくり返し加熱すると、5.00 g になりました。結びついた酸素は何gですか。

増えなくなった質量が、全部が酸素と結びついた質量です。

5.00－4.00＝1.00（g）

答え：1.00 g（銅 4.00 g の 14）

標準上と同じ銅 4.00 g の加熱で、2回目の加熱のあとの質量が 4.80 g でした。結びついた酸素は何gですか。また、この銅は全部酸素と結びついたといえますか。

結びついた酸素：4.80－4.00＝0.80（g）

最大で結びつく酸素は 1.00 g なので、まだ 0.20 g 足りません。

答え：0.80 g。いえない（まだ反応していない銅が残っている）

理由加熱するたびに、冷ましてから質量をはかるのはなぜですか。

「熱いまま」と「電子てんびん」を入れて書きます。

答え：熱いままだと、まわりに空気の流れができて、電子てんびんの表示がずれるから。

金属の質量と、結びつく酸素の質量には、どんな関係がある？

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）12ページ

金属の質量を変えて、増えなくなるまで加熱した結果です。結びついた酸素は、酸化物の質量 － 金属の質量で求めます。

表から比を出す：銅 1.00 g に酸素 0.25 g なら、1.00：0.25＝4：1。最も簡単な整数の比にします。

理由（比が一定になるわけ）：2Cu ＋ O₂ → 2CuO では、銅原子と酸素原子が 1：1 で結びつきます。銅原子 1 個の質量は酸素原子 1 個の約 4 倍なので、質量の比は 4：1 です。マグネシウム原子 1 個は酸素原子 1 個の約 1.5 倍なので 3：2 です。同じ質量なら、マグネシウムの方が多くの酸素と結びつきます。合言葉は 「銅：酸素＝4：1、マグネシウム：酸素＝3：2」 です。

基本銅 2.8 g を十分に加熱すると、酸素 0.7 g と結びつきました。銅と酸素の質量の比を、最も簡単な整数の比で書きなさい。

2.8：0.7 を、両方 0.7 でわります。2.8÷0.7＝4、0.7÷0.7＝1

答え：4：1

標準マグネシウム 4.5 g を十分に加熱すると、酸素 3.0 g と結びつきました。マグネシウムと酸素の質量の比と、マグネシウムと酸化マグネシウムの質量の比を、最も簡単な整数の比で書きなさい。

マグネシウム：酸素＝4.5：3.0＝3：2（両方 1.5 でわる）

酸化マグネシウムは 4.5＋3.0＝7.5（g）なので、4.5：7.5＝3：5（両方 1.5 でわる）

答え：マグネシウム：酸素＝3：2、マグネシウム：酸化マグネシウム＝3：5

標準銅を加熱して酸化銅にすると、銅 2.8 g が酸化銅 3.5 g になりました。銅と酸化銅の質量の比を、最も簡単な整数の比で書きなさい。

2.8：3.5 を、両方 0.7 でわります。2.8÷0.7＝4、3.5÷0.7＝5

答え：4：5

質量の比を使って、質量を求めるには？

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）13ページ

• 何と何の質量の比かを決める（金属と酸素・金属と酸化物・酸素と酸化物）。わけ：どれを使うかで、比の数が変わるため。
• 分かっている質量と、求める質量を、比と同じ順に並べる。わけ：順がずれると、かけるのとわるのが逆になるため。
• 比の式（a：b＝c：x）を解く。
• 答えが「酸化物」か「酸素」かを見直す。

例で確かめる：

混ぜた物は、別々に計算して足す：銅 0.80 g とマグネシウム 0.60 g を混ぜて十分に加熱すると、酸化銅と酸化マグネシウムができます。金属ごとに別々に計算して足すので、加熱後の質量は 1.00＋1.00＝2.00 g です。

合言葉は 「何と何の比かを、先に決める」 です。

基本銅 6.0 g を十分に加熱すると、結びつく酸素は何gですか。また、できる酸化銅は何gですか。

銅：酸素＝4：1 より、4：1＝6.0：x　x＝6.0×14＝1.5（g）

酸化銅は、6.0＋1.5＝7.5（g）（銅：酸化銅＝4：5 でも、6.0×54＝7.5 g）

答え：酸素 1.5 g、酸化銅 7.5 g

標準酸化マグネシウム 4.0 g の中には、マグネシウムと酸素が、それぞれ何gふくまれていますか。

マグネシウム：酸化マグネシウム＝3：5 より、3：5＝x：4.0　x＝4.0×35＝2.4（g）

酸素は、4.0－2.4＝1.6（g）

答え：マグネシウム 2.4 g、酸素 1.6 g

標準酸素 0.9 g と結びつくマグネシウムは何gですか。

マグネシウム：酸素＝3：2 より、3：2＝x：0.9　x＝0.9×32＝1.35（g）

答え：1.35 g

発展銅 2.0 g とマグネシウム 1.5 g を混ぜて、十分に加熱しました。加熱後の質量は何gですか。

金属ごとに別々に計算して足します。

銅：銅：酸化銅＝4：5 より、2.0×54＝2.5（g）

マグネシウム：3：5 より、1.5×53＝2.5（g）

答え：2.5＋2.5＝5.0 g

全部が反応しなかったとき、どう考える？

📄 プリント②（酸化と還元・質量の規則性）14ページ

反応しきらなかった物の質量：銅 2.00 g を1回だけ加熱したら 2.30 g になりました。増えた質量 2.30－2.00＝0.30 g が、結びついた酸素です。酸素と結びついた銅は 0.30×4＝1.20 g（銅：酸素＝4：1）なので、結びつかずに残った銅は 2.00－1.20＝0.80 g です。

炭素で酸素をうばう量：酸化銅 4.00 g に混ぜる炭素の質量を変えて、気体が出なくなるまで加熱しました。

0.30 g のとき、酸化銅 4.00 g と炭素 0.30 g がちょうど反応し、銅 3.20 g ができます。出た二酸化炭素は 4.00＋0.30－3.20＝1.10 g です（質量保存の法則）。0.15 g のときは炭素が足りず、酸化銅の半分（2.00 g）だけが反応して、銅 1.60 g ができます。0.45 g のときは酸化銅が全部反応しても炭素が 0.15 g 余るので、銅は 3.20 g のままです。

足りない方の量で、できる量が決まる：まず、ちょうど反応する量を求めて、どちらが足りないかを見ます。炭素が足りないときは炭素が全部反応し、炭素と二酸化炭素の質量の比は 0.30：1.10＝3：11 で一定です。

例：酸化銅 4.00 g に炭素 0.21 g。ちょうど反応する 0.30 g より少ないので炭素が足りません。二酸化炭素は 0.21×113＝0.77 g、反応した酸化銅は 4.00×0.210.30＝2.80 g なので、できる銅は 2.80×45＝2.24 g です。

合言葉は 「足りない方の量で決まる」 です。

標準銅 3.0 g を1回だけ加熱したら、3.6 g になりました。結びついた酸素、酸素と結びついた銅、結びつかずに残った銅は、それぞれ何gですか。

結びついた酸素：3.6－3.0＝0.6（g）

酸素と結びついた銅（銅：酸素＝4：1）：0.6×4＝2.4（g）

残った銅：3.0－2.4＝0.6（g）

答え：酸素 0.6 g、結びついた銅 2.4 g、残った銅 0.6 g

発展酸化銅 4.00 g に炭素 0.06 g を混ぜて、気体が出なくなるまで加熱しました。（酸化銅 4.00 g と炭素 0.30 g がちょうど反応して、銅 3.20 g と二酸化炭素 1.10 g ができる）二酸化炭素と、できる銅は、それぞれ何gですか。

0.06 g は、ちょうど反応する 0.30 g より少ないので、炭素が足りません。炭素は 0.30 g の 15 です。

二酸化炭素：1.10×15＝0.22（g）

反応した酸化銅：4.00×15＝0.80（g）。できる銅：0.80×45＝0.64（g）

答え：二酸化炭素 0.22 g、銅 0.64 g

標準酸化銅 4.00 g に炭素 0.50 g を混ぜて、気体が出なくなるまで加熱しました。できる銅は何gですか。また、余る物は何ですか。

ちょうど反応する炭素は 0.30 g です。0.50 g はそれより多いので、酸化銅が足りません。

酸化銅が全部反応して、銅は 3.20 g。余る炭素：0.50－0.30＝0.20（g）

答え：銅 3.20 g、余る物は炭素（0.20 g）

まとめ

化学反応式は、反応前の物質を左、反応後の物質を右に書いて、→ の左右で原子の種類と数をそろえた式です（足りない側は化学式ごと増やして係数をつけ、右下の数字は変えません）。鉄と硫黄のように、物質どうしが結びつくと、性質のちがう化合物（硫化鉄）ができます。化学変化の前後で全体の質量は変わらず（質量保存の法則）、それは原子の種類と数が変わらないからです。金属と結びつく酸素の質量は比例し、銅：酸素＝4：1、マグネシウム：酸素＝3：2 などの質量の比を使って質量が求められます。反応が途中で止まるときは、増えた質量から結びついた酸素を求め、足りない方の量で決まると考えます。プリントの確認問題で、計算を手を動かして練習してみてください。

同じプリントの残りのページは、「【中2理科】原子と分子の要点まとめ｜物質の分解と元素記号・化学式の基礎」（①の説明1〜10ページ：分解・原子・分子・化学式）と、「【中2理科】酸化と還元の要点まとめ｜同時に起こる反応と質量保存の法則」（②の説明1〜10ページ：酸化と還元）で解説しています。