定比例の法則をわかりやすく解説！ 【中学 理科】

中学校の理科では「定比例の法則」について学びますが、どのような法則か説明できますか？

この記事では、「定比例の法則とは」「銅と酸素の反応の割合」「マグネシウムと酸素の反応の割合」などについて学習します。

それでは早速、「定比例の法則」について一緒に学習していきましょう！

1. 定比例の法則とは

「定比例の法則」とは、化学反応の時、反応する物質の割合は一定であるという法則です。

化学反応では、物質は決まった割合でしか反応しません。

中学校の理科では、「銅と酸素の反応」「マグネシウムと酸素の反応」の2つがよく出題されるので、今回はこの２つについてわかりやすく解説していきます！

2. 銅と酸素の反応

「銅(Cu)」と「酸素(O₂)」が反応すると、「酸化銅(CuO)」ができます。

銅と酸素の反応の化学反応式は次のとおりです。

２Cu ＋ O₂ ＝ ２CuO
（ 銅 ＋ 酸素 ＝ 酸化銅 ）

この反応が起こる時、「銅の質量」と「反応する酸素の質量」、そして「できる酸化銅の質量」の割合は次のように決まっています。

銅 ： 酸素 ： 酸化銅 ＝ ４ ： １ ： ５

つまり、銅４gの場合、４gの銅と反応する酸素の質量は１g、できる酸化銅は５gとなります。

3. 銅と酸素の反応【練習問題】

銅と酸素の反応では先ほど紹介した「銅：酸素：酸化銅＝４：１：５」を使って求めることができます。

ここでは、簡単な練習問題を実際にときながら解説していきます。

【問題１ ①の解答】

銅1.2 gと反応する酸素の質量を x gとして、次の計算で求めることができます。

銅：酸素＝４：１より1.2 gの銅と反応する酸素の質量 x gは

1.2：x ＝ ４：１

したがって、比の内側２つと外側２つをかけて

4x ＝ 1.2

x ＝ 0.3

よって、銅1.2 gと反応する酸素の質量は「0.3 g」である。

【問題１ ②の解答】

銅1.2gが反応してできる酸化銅の量を y gとして、次の計算で求めることができます。

銅：酸素＝４：５より1.2 gの銅とできる酸化銅の質量 y gは

1.2：y ＝ ４：５

したがって、比の内側２つと外側２つをかけて

4x ＝ 6.0

x ＝ 1.5

よって、銅1.2gと酸素が完全に反応してできる酸化銅の質量は「1.5 g」である。

4. マグネシウムと酸素の反応

続いては、「マグネシウム(Mg)」と「酸素(O₂)」の反応についてです。

まずは、マグネシウムと酸素の化学反応式をおさえておきましょう。

「マグネシウム(Mg)」が「酸素(O₂)」と反応すると「酸化マグネシウム(MgO)」ができます。

２Mg ＋ O₂ ＝ ２MgO
（ 銅 ＋ 酸素 ＝ 酸化マグネシウム ）

この反応が起こるとき、マグネシウムも酸素と反応する割合が決まっています。

この反応の「マグネシウムの質量」と「反応する酸素の質量」、そして「できる酸化マグネシウムの質量」は次の割合になります。

マグネシウム：酸素：酸化マグネシウム ＝ ３：２：５

つまり、マグネシウム３gと反応する酸素の質量は２g。そのときにできる酸化マグネシウムの量は５gとなります。

5. マグネシウムと酸素の反応【練習問題】

マグネシウムと酸素の反応の練習問題も見てみましょう。

【問題２ ①の解答】

マグネシウム3.6 gと反応する酸素の質量を x gとして、次の計算で求めることができます。

マグネシウム：酸素＝３：２より3.6 gの銅と反応する酸素の質量 x gは

3.6：x ＝ ３：２

したがって、比の内側２つと外側２つをかけて

３x ＝ 7.2

x ＝ 2.4

よって、マグネシウム3.6 gと反応する酸素の質量は「2.4 g」である。

【問題２ ②の解答】

マグネシウム3.6 gと酸素が完全に反応したときの酸化マグネシウムの質量を y gとして、次の計算で求めることができます。

マグネシウム：酸素＝３：２より3.6 gの銅と反応する酸素の質量 y gは

3.6：y ＝ ３：５

したがって、比の内側２つと外側２つをかけて

３x ＝ 18.0

x ＝ 6.0

よって、マグネシウム3.6 gと反応する酸素の質量は「6.0 g」である。