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【高校受験理科】定比例の法則と計算|銅と酸素の「4:1」はハンバーグの黄金比!?

〜ゆうととあかりの、理科クッキング?〜

高校入試 理科 ストーリーシリーズ

グラフが出た瞬間に思考停止していませんか?
化学の計算は「料理のレシピ」と同じです。
定比例の法則・酸化銅・酸化マグネシウム
「黄金比」さえ知っていれば、グラフなしでも解ける!

「うわぁ……出たよ、グラフと計算問題。」
テスト用紙を見た瞬間、やる気をなくしていませんか?

特に「銅を加熱して酸化銅にする」問題。
難しそうに見えますが、実はこれ、「絶対に失敗しない料理のレシピ」と同じなんです。

今回は、入試で必ず出る「銅」と「マグネシウム」の計算を、たった2つの「黄金比」だけで攻略します。
これを読めば、面倒なグラフの読み取りも一瞬で終わりますよ!

登場人物
👦 ゆうと:グラフアレルギー。「比例」という言葉を聞くと蕁麻疹が出そうになる。
👧 あかり:理科が得意。「化学反応は料理と同じ」と考えている。

目次

第1部 ストーリー解説|化学反応は「レシピ」が決まっている!

適当に混ぜちゃダメなの?

👦 ゆうと
「はぁ……。前回の『原子のダンス』はわかったけどさ。
今度は『銅 4.0g を加熱したら何gになるか』とか、計算ばっかりじゃん!
そんなの、適当に混ぜればいいんじゃないの?」

👧 あかり
「ゆうと君、料理するとき『適当』に作って失敗するタイプでしょ?」

👦 ゆうと
「うっ……。こないだハンバーグ作ったら、玉ねぎ入れすぎてボロボロになった。」

👧 あかり
「それだよ!
化学反応もハンバーグと同じで、『美味しくできる黄金比(レシピ)』が決まってるの。
これを
『定比例の法則(ていひれいのほうそく)』って言うんだよ。」

  • 定比例の法則
    物質が結びつくとき、その質量の比は常に決まっている!

銅の黄金比は「4 : 1」

👧 あかり
「例えば、銅(ハンバーグの肉)を焼いて酸化銅(ハンバーグ)を作るとき。
銅にくっつく
酸素(玉ねぎ)の量は、神様がこう決めてるの。」

銅 : 酸素 = 4 : 1

👦 ゆうと
「へぇ、4対1なのか。」

👧 あかり
「そう。だから、もし銅が 4g あったら、酸素は必ず 1g くっつく。
じゃあ、銅が倍の 8g あったら? 酸素は?」

👦 ゆうと
「肉が倍なら、玉ねぎも倍…… 2g !」

👧 あかり
「正解! じゃあ、出来上がった『酸化銅(ハンバーグ)』の重さは?」

👦 ゆうと
「肉 8g + 玉ねぎ 2g だから…… 10g !」

👧 あかり
「完璧!
グラフの線は、この『4:1』の黄金比の通りに点を打ってつないだだけなんだよ。」

👦 ゆうと
「なーんだ。
『難しそうなグラフ』じゃなくて、『4:1のレシピ表』ってことか!」

「酸化銅」と「酸化マグネシウム」の比率攻略

入試に出る「レシピ」は、実はこの2つしかありません。
これだけ覚えれば勝てます!

① 銅の燃焼(酸化)レシピ

  • :赤色(新品の10円玉) → 黒色(古い10円玉)
  • 黄金比: 銅 : 酸素 = 4 : 1

👧 あかり
「銅(Cu)は 『シ(4)・イ(1)』って覚えるといいよ。」

⚠️ ここで差がつく!出来上がった「酸化銅」の比率も書いておこう。
 銅(4) + 酸素(1) = 酸化銅(5)つまり、銅 : 酸化銅 = 4 : 5 です!

② マグネシウムの燃焼(酸化)レシピ

  • :銀色 → 白色(光って燃える!)
  • 黄金比: マグネシウム : 酸素 = 3 : 2

👧 あかり
「マグネシウム(Mg)は 『サ(3)・ニ(2)』ーレタス……じゃなくて、
サニー(Sunny=太陽みたいに光る)って覚えると忘れないよ!」

⚠️ ここで差がつく!出来上がった「酸化マグネシウム」の比率は?
マグネ(3) + 酸素(2) = 酸化マグネ(5)つまり、マグネシウム : 酸化マグネシウム = 3 : 5 です!

グラフの読み取り方|交差点を探せ!

👦 ゆうと
「比率はわかったけど、テストで『グラフから読み取れ』って言われたらどうするの?
線が斜めになってて、どこ見ればいいかわからないよ。」

👧 あかり
「グラフは『キリのいい交差点』を探すゲームだよ!」

【図:グラフ(横軸:金属の質量、縦軸:化合した酸素の質量)】

  • 銅のグラフは、(0.4, 0.1), (0.8, 0.2), (1.2, 0.3) を通っている。

★あかりの攻略テクニック

  1. グラフの線が、方眼紙の角(交差点)にピッタリ乗っている場所を探す。
  2. 例えば、横(銅)が 0.4g のとき、縦(酸素)が 0.1g になっていれば……
  3. 0.4:0.1=4:1 だ!

👦 ゆうと
「ほんとだ!
グラフを見ても『4:1』になってる!」

👧 あかり
「でしょ?
もし比率を忘れちゃっても、グラフの交差点さえ見つければ、そこからレシピ(比率)を割り出せるんだよ。」

テストの鉄則まとめ|この2つだけ暗記せよ!

グラフや計算問題が出たら、まず問題用紙の隅っこにこのメモを書こう。
これさえあれば、あとは算数の問題になる!

★最強のレシピメモ

  1. 銅 (Cu)銅 : 酸素 : 酸化銅 = 4 : 1 : 5
  2. マグネシウム (Mg)Mg : 酸素 : 酸化Mg = 3 : 2 : 5

※「酸素」との比なのか、「酸化物(合計)」との比なのか、問題文をよく読んで使い分けよう!

【第2部】先生の「ココだけは絶対押さえろ!」

〜「酸素」と「酸化物」の読み間違いで9割が失敗している〜

入試で一番多いミスは、計算間違いではありません。
「問題文の読み間違い」です。

特に、以下の2つを混同すると即アウトです。

① 結びついた「酸素」の質量
② できた「酸化物」の質量

問題文に「酸素」と書いてあったら 4:1 を使う。
問題文に「酸化銅」と書いてあったら 4:5 を使う。

⚠️ 必勝テクニック
 問題文の数字に丸をつけて、上に小さく「酸素」とか「酸化銅」ってメモしよう!
 これだけでケアレスミスがゼロになるぞ!

【第3部】よくある質問(Q&A)|計算のギモン

Q1. グラフの縦軸が「酸化物の質量」になっている場合は?

A. 引き算をして「酸素」を出そう!
今回の解説では縦軸を「酸素」にしましたが、
テストによっては縦軸が「出来上がった酸化銅」になっていることがあります。
その場合は、「酸化銅(縦) - 銅(横) = 酸素」 で、
くっついた酸素の量を出してから比率をチェックしましょう。

Q2. 「4 : 1」などの比率は覚えるべき?

A. 覚えたほうが圧倒的に速いです!
教科書的には「グラフから読み取る」のが正解ですが、
入試に出る金属はほぼ「銅」か「マグネシウム」です。
「4:1」と「3:2」を覚えておけば、グラフを見る時間を短縮して即答できます。

Q3. 鉄の比率は覚えなくていいの?

A. 覚えなくてOKです。
鉄の酸化は比率が複雑(種類による)なので、計算問題としてはあまり出ません。
出たとしても、必ずグラフから読み取れるようになっています。
まずは「銅」と「マグネシウム」を完璧にしよう!

【第4部】確認問題|ゆうとの計算チャレンジ

Q1. 銅 12g を完全に酸化させると、酸化銅は何gできるか?

👉 答えと解説 答え:15g

【解説】
「完全に」というのは、「全部残さず反応する(余りなし)」という意味だよ!

銅のレシピは 銅:酸化銅 = 4:5 だね。
4:5=12g:xg  
(銅が3倍になってるから、酸化銅も3倍!)

 5×3=15g

Q2. マグネシウム 1.2g を加熱したら、質量が 2.0g になった。
このとき、結びついた酸素の質量は何g?

👉 答えと解説 答え:0.8g

【解説】
これは比の計算いらないよ!「増えた分=酸素」だ。

 2.0g(加熱後)-1.2g(加熱前)=0.8g

※ちなみに比で確認すると……

  1.2:0.8=12:8=3:2

 ちゃんとマグネシウムの黄金比になってるね!

Q3. 酸化銅 20g を作るには、銅は何g必要か?

 👉 答えと解説 答え:16g

【解説】
今度は「完成品」から「材料」を逆算するよ。
銅 : 酸化銅 = 4 : 5

 xg:20g=4:5

(酸化銅が4倍になってるから、銅も4倍!)

 5x=20×4g   x=16g

エンディング|ゆうととあかりから受験生へ

👦 ゆうと
「なーんだ!
グラフの問題って、難しそうに見えて全部『4:1』か『3:2』の計算をするだけだったのか。」

👧 あかり
「そうだよ。
レシピが決まっているから、数字が変わってもやることは同じ。
ハンバーグを作るみたいに、決まった分量を計算するだけだよ。」

👦 ゆうと
「よーし、次のテストは『理科クッキング』だと思って満点取ってくるわ!」

👧 あかり
「ふふ、その調子!
でも次回は……『材料が足りない!?』っていう応用問題に挑戦するよ。」

👦 ゆうと
「えっ、失敗するパターンのやつ!?
……まあ、レシピがあればなんとかなるか!」

👦👧
「次回、最難関の『過不足計算』を攻略します。
お楽しみに!」

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