状態変化と蒸留を「粒子イメージ」で完全攻略
みんな、受験勉強進んでる？
合格屋マックスのブログへようこそ。
今日は、中1で習うけど入試での出題率がめちゃくちゃ高い
「状態変化と蒸留」を攻略するよ。
「氷を温めるとなんで0℃で温度が止まるの？」
「ワインを蒸留すると、なんでエタノールだけ取れるの？」
そんな疑問を、今日で完全に解決しよう。
この単元は、「グラフの読み方」と「粒子のイメージ」さえつかめば、暗記なんてほとんどいらないボーナスステージだ！
今回も、
理科が苦手な中3男子 ゆうと 👦
理科クイーン あかり 👩
と一緒に、伝説の解法「マックス流」で状態変化マスターになろう！
1. 物質の「3つの姿」と変身の秘密
① 固体・液体・気体ってなに？
ゆうと 👦
「状態変化って、氷がとけて水になるやつだよな？」
あかり 👩
「そう！ 物質には『固体・液体・気体』という3つの姿（状態）があるの。
温度によって変身するだけなんだけど、粒子の様子が全然違うのよ」
【マックス流・粒子のイメージ】
固体（こたい） 🧊
粒子：ギュウギュウに詰まって動けない（満員電車）
特徴：形が変わらない。
液体（えきたい） 💧
粒子：くっついてるけど、少し動ける（教室の休み時間）
特徴：形は変わるけど、体積はあまり変わらない。
気体（きたい） ☁️
粒子：バラバラで自由に飛び回る（校庭で解散！）
特徴：体積が爆発的に増える！
ゆうと 👦
「なるほど！ 『満員電車 ➡ 教室 ➡ 校庭』って感じで自由になっていくんだな！」
② 体積の変化に注意！
あかり 👩
「ここで一番大事なのが『体積』の変化よ。
水が水蒸気（気体）になると、体積は何倍になると思う？」
ゆうと 👦
「えっと、2倍くらい？」
あかり 👩
「ブッブー！ なんと約1700倍！！
ペットボトルに入れた水が一瞬で爆発するレベルよ」
ゆうと 👦
「1700倍！？ そりゃやばいな…」
あかり 👩
「だから『気体になると体積はめちゃくちゃデカくなる』。これ絶対覚えてね！」
2. グラフ攻略！「横ばい」の謎を解け
① 融点と沸点（※水の例）
ゆうと 👦
「氷を加熱する実験グラフでさ、0℃と100℃のところで『温度が上がらなくなる（横ばい）』のはなんで？
火をつけてるんだから上がり続けろよ！」
あかり 👩
「ゆうと、それは熱がサボってるんじゃないの。
『変身するためのエネルギー』として使われてるからなの！」
(※ここで出てくる 0℃・100℃ は 水の場合の例だよ。物質が違えば値も違うから注意！)
0℃の横ばい（融点）
作業中：氷（固体） ➡ 水（液体）へ変身中！
熱の使い道：粒子の結合を解くのに必死で、温度を上げる余裕がない。
100℃の横ばい（沸点）
作業中：水（液体） ➡ 水蒸気（気体）へ変身中！
熱の使い道：粒子を飛び立たせるのに必死！
ゆうと 👦
「なるほど！
『横ばい』＝『変身中で忙しい時間』ってことか！」
② 物質ごとに決まっている「固有の値」
あかり 👩
「融点と沸点は物質ごとに決まってるの。
これを『物質固有の量』って言うわ」
- 水：融点0℃、沸点100℃
- エタノール：融点-115℃、沸点78℃
- 鉄：融点1538℃（！）
ゆうと 👦
「つまり『沸点を見れば、その物質が何か推理できる』ってことか！」
3. 蒸留（じょうりゅう）を完全攻略！
① 蒸留ってなに？
ゆうと 👦
「蒸留って、なんか難しそうな装置使うよね。何のためにやるの？」
あかり 👩
「蒸留は、『混ざった液体を分ける』ための必殺技よ！
ポイントは『沸点の違い』を利用すること」
【蒸留の3ステップ】
① 加熱する 🔥
沸点の低い液体（エタノールなど）が、先に気体になって出ていく。
② 冷却する 🧊
冷たい水で冷やして、気体を液体に戻す。
③ 回収する 🧪
先に溜まった液体がエタノール、後から来るのが水！
ゆうと 👦
「なるほど！
『沸点が低い順にゴールインする徒競走』みたいなもんか！」
② 実験の注意点（入試で記述に出る！）
あかり 👩
「蒸留の注意点は入試で超頻出。この3つだけは完璧に覚えて！」
1. 温度計の位置
- 枝付きフラスコの枝の分かれ目に合わせる。
- 理由：出ていく気体の温度を測るため。
2. 冷却水の流し方
- 冷却水は下から上へ流す。
- 理由：中を水で満タンにして、効率よく冷やすため（上からだと空気が残る）。
3. 逆流防止（火を消す前）
- 加熱を止める前に、ガラス管の先を液面から出す。
- 理由：逆流して試験管が割れるのを防ぐため。
4. 先生から「ここだけは押さえろ！」マックス流・最強まとめ
ストーリーで「仕組み」は分かったな？
ここからは、テスト直前に「ここだけ見れば点が取れる」という重要ポイントをまとめるぞ。
① 状態変化の鉄則
- 融点：固体 ➡ 液体 になる温度
- 沸点：液体 ➡ 気体 になる温度
- これらは「物質固有の量」。
- グラフの「横ばい」＝状態変化（変身）に熱を使っている時間！
② 体積と質量の変化
- 質量：状態変化しても変わらない（粒子の数は同じだから）
- 体積：気体になるとめちゃくちゃ増える（水なら約1700倍）
③ 蒸留のポイント
- 原理：「沸点の違い」で分ける
- 順番：沸点の低い物質が先に出てくる
- 注意：冷却水は下から上／逆流防止！
5. 引っかかり厳禁！○×チェック
入試によく出る「ひっかけ問題」だ。
タップして正解を確認しよう！
Q1．水を加熱して沸騰している間、温度はどんどん上がり続ける。
【答え】 ×
（解説）
ひっかかったな！
沸騰している間（状態変化中）は、熱が変身に使われるから温度は一定（100℃のまま）だ。
全部が水蒸気になったら、また上がり始めるぞ。
Q2．蒸留で、水とエタノールの混合物を加熱すると、先に水が多く出てくる。
【答え】 ×
（解説）
逆だ！
エタノールの沸点は78℃、水は100℃。
沸点の低いエタノールの方が先に沸騰して、気体になって出てくるんだ。
Q3．純粋な物質の加熱グラフには「横ばい」があるが、混合物のグラフにはない。
【答え】 〇
（解説）
これが入試での見分け方だ。
- 純物質：融点・沸点が決まっている ➡ はっきりした横ばいが出る
- 混合物：成分が混ざっていて沸点が一定になりにくい ➡ 横ばいがはっきり出にくく、なだらかに変化する
6. 入試レベル！確認問題にチャレンジ
さあ、最後は実践だ！
マックス流を使えば、このレベルの問題も楽勝だ。
【問題】(1) 水とエタノールの混合物を加熱して、出てきた気体を冷やして液体に戻した。この実験操作の名称を答えよ。
【解答と解説】答え：蒸留（じょうりゅう）
＜マックス流解説＞
「沸点の違いで分ける」操作といえば蒸留だ！ 漢字で書けるようにしておこう。
【問題】(2) 上記の実験で、加熱し始めてすぐに出てきた液体を脱脂綿に含ませて火をつけるとどうなるか。
【解答と解説】答え：燃える（火がつく）
＜マックス流解説＞
最初に出てくるのは、沸点の低いエタノール（アルコール）だ。
エタノールはよく燃えるから、火をつけると燃え上がるぞ！
（※後から出てくるのは水だから燃えない）
【問題】(3) 物質が固体から液体に変わるときの温度を何というか。
【解答と解説】答え：融点（ゆうてん）
＜マックス流解説＞
固体がとける（融ける）点だから融点。
液体が沸く（沸騰する）点は沸点。
ごっちゃにしないように！
最後に先生から
お疲れ様！
状態変化と蒸留、もう怖くないだろ？
- 横ばい ＝ 変身中！
- 蒸留 ＝ 沸点低い順レース！
- 混合物 ＝ 横ばいなし！
この3つを軸にすれば、グラフ問題も実験問題も完璧だ。
