問題
次の物質の分類について、正しいものはどれか。
(1) 酸素は化合物、空気は単体である。
(2) 水は混合物、食塩は単体である。
(3) 鉄は単体、二酸化炭素は化合物、ガソリンは混合物である。
(4) 硫黄は混合物、エタノールは単体である。
(5) 灯油は化合物、窒素は混合物である。
危険物取扱者乙種４類｜単体 化合物 混合物の分類を解説
物質の分類では、1種類の元素だけからできているものを単体、2種類以上の元素が化学的に結びついたものを化合物、複数の物質が混ざり合っているものを混合物と判断します。鉄は1種類の元素からなる単体、二酸化炭素は炭素と酸素が結びついた化合物、ガソリンは複数の炭化水素を含む混合物です。よって、正しい答えは(3)です。
(1) 酸素は化合物、空気は単体である。
不適切です。酸素は酸素元素だけからできているため、化合物ではなく単体です。空気は窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンなど複数の気体が混ざったものなので、単体ではなく混合物です。酸素分子はO2のように2個の酸素原子からできていますが、元素の種類は酸素だけなので単体に分類されます。
(2) 水は混合物、食塩は単体である。
不適切です。水は水素と酸素が化学的に結びついたH2Oであり、化合物です。混合物ではありません。食塩の主成分である塩化ナトリウムは、ナトリウムと塩素が結びついたNaClであり、単体ではなく化合物です。水に食塩を溶かした食塩水であれば混合物ですが、水そのものや食塩そのものは化合物として判断します。
(3) 鉄は単体、二酸化炭素は化合物、ガソリンは混合物である。
適切です。鉄はFeという1種類の元素からなる物質なので単体です。二酸化炭素は炭素と酸素が化学的に結びついたCO2であり、化合物です。ガソリンは1つの決まった化学式で表される純物質ではなく、複数の炭化水素などが混ざった液体なので混合物です。単体、化合物、混合物の分類がすべて正しいため、この選択肢が正解です。
(4) 硫黄は混合物、エタノールは単体である。
不適切です。硫黄はSという1種類の元素からなる物質なので、混合物ではなく単体です。エタノールは炭素、水素、酸素が化学的に結びついたC2H5OHであり、単体ではなく化合物です。危険物乙4ではエタノールを第4類危険物のアルコール類として学びますが、物質の分類では化合物として押さえます。
(5) 灯油は化合物、窒素は混合物である。
不適切です。灯油は複数の炭化水素を含む石油製品であり、1つの決まった化学式で表される化合物ではなく混合物です。窒素は窒素元素だけからなる物質であり、通常はN2として存在しますが、元素の種類は窒素だけなので単体です。石油製品はガソリン、灯油、軽油、重油など、基本的に混合物として判断するのが重要です。
この問題で覚えるポイント
単体とは、1種類の元素だけからできている物質です。酸素、窒素、水素、鉄、銅、硫黄などが代表例です。分子がO2やN2のように複数の原子からできていても、元素の種類が1種類だけなら単体です。化合物とは、2種類以上の元素が化学的に結びついた物質です。水、二酸化炭素、食塩、エタノール、メタン、プロパンなどが該当します。混合物とは、複数の物質が化学的に結びつかずに混ざっているものです。空気、海水、食塩水、ガソリン、灯油、軽油、重油などが代表例です。試験では、純物質か混合物か、1種類の元素か複数の元素かを順に確認すると正誤判断がしやすくなります。石油製品は多くの場合、単一の化合物ではなく複数成分からなる混合物として扱う点も重要です。
ひっかけポイント
このテーマでは、日常的に「酸素」「水」「ガソリン」などを1つの物質名として覚えているため、すべて同じように単一の物質だと考えてしまうことが誤答の原因になります。酸素や窒素は分子としてはO2、N2のように2個の原子を含みますが、元素の種類が1種類なので単体です。水や二酸化炭素は見た目には均一でも、複数の元素が化学的に結びついているため化合物です。空気やガソリン、灯油は均一に見えても、複数の成分が混ざっているため混合物です。「見た目が均一だから化合物」「名前が1つだから単体」と判断せず、元素の種類と成分の混ざり方で分類することが大切です。
