高校化学 物質の三態と状態変化のまとめと問題

今回は物質の三態（固体、液体、気体）と状態変化に関するまとめと問題です。

物質は温度や圧力によって状態変化が起こります。物質の三態でそれぞれどのような特徴があるのか、状態変化における凝固、凝縮、融解、蒸発、昇華とはそれぞれどのような変化を指すのか、状態変化において放出あるいは吸収される熱の名称、蒸発と沸騰の違いと、凝固と凝結の違いについても確認していきます。

物質の三態とは

物質は固体、液体、気体の3つの状態（三態）に変化します。これらの物質の状態を物質の三態といい、状態が変化することを物質の状態変化といいます。温度、圧力によって状態変化が起こります。

固体 solid

固体は一般的に体積が最も小さいです（水は例外）。構成粒子が規則正しく並び、決まった位置で振動しています（熱振動 thermal vibration）。固体は一定の形をしています。

液体 liquid

液体では固体よりも構成粒子の運動（熱運動 thermal motion）が活発になり、粒子は位置を変えることができます。形は不定形です。

水は液体のときが最も体積が小さくなります。

気体 gas

気体は三態の中で最も粒子の運動（熱運動）が活発です。構成粒子は空間を自由に動き、粒子間の距離が大きくなります。形は不定形で、三態の中で体積が最も大きくなります。

状態変化と熱

物質は温度や圧力によって上の図のような状態変化が起こります。（温度を上げると固体→液体→気体と変化します。）

状態変化は物質の種類が変わる化学変化ではなく、物理変化です。

蒸発（気化）evaporation

蒸発（気化）は液体を加熱し、気体になることです。液体から気体になると、体積が大きく、密度が小さくなります。蒸発するときに吸収される熱量を蒸発熱といいます。

蒸発と沸騰の違い

液体の表面だけでなく、内部からも激しく気化する現象を沸騰といい、沸騰する温度を沸点といいます。沸点にならなくても蒸発は起こります。水分を含んだ洗濯物は常温でも乾きます。

凝縮 condensation

気体を冷やすと液体になる変化を、凝縮といいます。気体から液体になると体積が小さくなり、密度が大きくなります。凝縮するときに放出する熱量を凝縮熱といいます。

凝縮と凝結の違い

凝結も気体から液体になることを意味しますが、固体になる場合も含みます。液体や気体に分散している微粒子が、沈殿することも指します。

融解 melting

固体に熱を加えると液体に変化することを融解といいます。固体が融解し、液体になり始める温度を融点といいます。融解のときに吸収される熱量を融解熱といいます。

凝固 freezing

液体を冷やすと固体に変化することを凝固といいます。液体から固体になるときの温度を凝固点といいます。凝固のときに放出される熱量を凝固熱といいます。

昇華 sublimation

気体から固体になること、または固体から気体になることを昇華といいます。昇華のときに出入りする熱量を昇華熱といいます。気体から固体になるときは発熱反応、固体から気体になるときは吸熱反応になります。

常温・常圧で昇華する物質には二酸化炭素（ドライアイス）、ヨウ素、ナフタレンなどがあります。

【問題編】物質の三態と状態変化

次の問いに答えなさい。または（　　　　　　）に適切な語句を入れなさい。（答えは▶をクリック）

問1 次のア～カに入る状態変化は何ですか。

問2 下の図は水の加熱時間と温度の関係を表したものです。ア、イで放出する熱をそれぞれ何といいますか。

問3 状態変化は化学変化ではなく（　　　　　　）である。

問4 次のア～エの状態変化に関する記述で、正しいものはどれですか。

ア 蒸発は沸点にならないと起こらない。

イ 常温・常圧で昇華は起こらない。

ウ 気体から液体になることを凝縮という。

エ 液体から固体になることを凝縮という。

問5 気体から固体になるとき、（　　　　　　）が放出される。

問6 液体から固体になるときの温度を（　　　　　　）といいます。

まとめ