問題
物質の変化に関する記述として、正しいものはどれか。
(1) ドライアイスが昇華して二酸化炭素になるのは化学変化である。
(2) 水が凍って氷になるのは化学変化である。
(3) 鉄が酸素と結びついて酸化鉄になるのは化学変化である。
(4) 食塩が水に溶けるのは化学変化である。
(5) エタノールが蒸発するのは化学変化である。
危険物取扱者乙種４類｜物理変化と化学変化を解説
物質の変化には、物質そのものの種類は変わらず状態や形だけが変わる物理変化と、別の物質ができる化学変化があります。正解は(3)です。鉄が酸素と結びついて酸化鉄になる場合、鉄とは性質の異なる新しい物質が生じるため、化学変化にあたります。
(1) ドライアイスが昇華して二酸化炭素になるのは化学変化である。
不適切です。ドライアイスは固体の二酸化炭素です。昇華とは、固体が液体を経ずに気体になる状態変化をいいます。ドライアイスが気体の二酸化炭素になっても、物質は二酸化炭素のままであり、新しい物質はできていません。そのため、これは化学変化ではなく物理変化です。
(2) 水が凍って氷になるのは化学変化である。
不適切です。水が氷になる変化は、液体から固体への状態変化であり、凝固といいます。水も氷も物質としては同じH₂Oです。見た目や硬さは変わりますが、別の物質に変わったわけではありません。よって、これは物理変化です。
(3) 鉄が酸素と結びついて酸化鉄になるのは化学変化である。
適切です。鉄が酸素と反応して酸化鉄になると、もとの鉄とは異なる性質をもつ新しい物質ができます。たとえば、鉄がさびる現象は代表的な化学変化です。酸素と結びつく反応は酸化と呼ばれ、危険物の燃焼や劣化を理解するうえでも重要な考え方です。
(4) 食塩が水に溶けるのは化学変化である。
不適切です。食塩が水に溶けると、見た目には食塩の粒が消えたように見えますが、食塩という物質が別の物質に変わったわけではありません。水を蒸発させれば、再び食塩を取り出すことができます。このように、物質の種類が変わらない変化は物理変化です。
(5) エタノールが蒸発するのは化学変化である。
不適切です。蒸発は、液体が気体になる状態変化です。液体のエタノールが気体のエタノールになっても、物質そのものはエタノールのままです。新しい物質はできていないため、化学変化ではなく物理変化です。乙種4類では、エタノールのような引火性液体は蒸発して可燃性蒸気を発生する点も重要です。
この問題で覚えるポイント
物理変化とは、物質の種類は変わらず、状態、形、大きさ、溶け方などが変わる変化です。融解、凝固、蒸発、沸騰、昇華、溶解は、基本的に物理変化として判断します。化学変化とは、反応によって別の物質が生じる変化です。燃焼、酸化、さび、分解、中和などは化学変化として出題されやすいです。正誤判断では、「見た目が変わったか」ではなく、「新しい物質ができたか」を基準にします。水が氷になる、ドライアイスが気体になる、エタノールが蒸発するような状態変化では、物質名は変わりません。鉄が酸化鉄になるように、物質名も性質も変わる場合は化学変化です。危険物の学習では、燃焼は化学変化であり、蒸発や引火性蒸気の発生は物理変化として区別できることが大切です。
ひっかけポイント
このテーマでは、見た目の変化が大きいものを化学変化だと思わせる出題がよくあります。ドライアイスの昇華やエタノールの蒸発は、固体や液体が気体になるため大きな変化に見えますが、物質そのものは変わっていません。また、食塩が水に溶けると粒が見えなくなるため、別の物質になったように感じやすいですが、これは溶解であり物理変化です。反対に、鉄のさびは日常的には単なる汚れや変色のように見えても、酸素と結びついて酸化鉄という新しい物質ができているため化学変化です。迷ったときは、「元の物質をそのまま取り戻せるか」「新しい物質名で表されるものができたか」を考えると、正誤判断がしやすくなります。
