医学部専門予備校 YMS 医学部進学予備校メビオ

解答速報

藤田医科大学（後期） 化学

2020年 3月 3日実施

第１問
NaCl + H2 O + NH3 + CO2 −−→ NaHCO3 + NH4 Cl
問 2 2NaCl + CaCO3 −−→ CaCl2 + Na2 CO3
問1問3

ア：ソルベー

イ：加水分解ウ：風解問4

a：50 %

b：100 %

問51.0 kg

解説
問1

アンモニアソーダ法の第一段階反応では比較的溶解度の小さい炭酸水素ナトリウムが析出すると同時に塩化アンモニウムが生成する．
問2

反応式は以下の通り

2NaCl + 2NH3 + 2CO2 + 2H2 O−−→2NaHCO3 + 2NH4 Cl

操作 22NaHCO3−−→

Na2 CO3 + CO2 + H2 O

操作 3CaCO3−−→

CaO + CO2操作 4CaO + H2 O−−→Ca(OH)2操作 5Ca(OH)2 + 2NH4 Cl−−→

CaCl2 + 2H2 O + 2NH32NaCl + CaCO3−−→

Na2 CO3 + CaCl2

操作 1×2計問3アンモニアソーダ法の工業化に成功したのはソルベー．炭酸ナトリウムは加水分解して塩基性を示す．結晶は Na2 CO3 ·10H2 O で風解して白色粉末の Na2 CO3 ·H2 O になる．
問4操作 1，操作 2，操作 5 を合わせると2NaCl + 2NH3 + 2CO2 + 2H2 O−−→2NaHCO3 + 2NH4 Cl

操作 22NaHCO3−−→

Na2 CO3 + CO2 + H2 O

操作 5Ca(OH)2 + 2NH4 Cl−−→

CaCl2 + 2H2 O + 2NH3

操作 1×2となるので，操作 1 の二酸化炭素 2 mol のうち操作 2 で 1 mol だけ，アンモニア 2 mol は操作 5 で 2 mol まかなえる．
問5

アンモニアの回収を行わないと，反応式は2NaCl + 2NH3 + 2CO2 + 2H2 O−−→2NaHCO3 + 2NH4 Cl

操作 22NaHCO3−−→

Na2 CO3 + CO2 + H2 O

操作 3CaCO3−−→

CaO + CO22NaCl + H2 O + 2NH3 + CaCO3−−→

Na2 CO3 + 2NH4 Cl + CaO

操作 1×2計となるので，Na2 CO3 : NH4 Cl = 1 : 2 =1x.
:を解いて x = 1.009... =. 1.0 kg
10653.5

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第２問
問1(1) a 硝酸が酸化剤として作用するからb 塩酸が還元剤として作用するから(2) 2KMnO4 + 3H2 O2 −−→ 2MnO2 + 2KOH + 3O2 + 2H2 O

問2⑦

解説
問1

(1) a 硝酸は強い酸化剤として反応し，一酸化窒素などが発生することから，特に酸化還元滴定の際には還元剤を消費してしまうので使用できない．

b 塩酸は元々酸化数的には安定な物質であるが，過マンガン酸カリウムの酸化力が非常に強いので，塩化物イオンを酸化することで塩素を発生させてしまう．そのため特に酸化還元滴定では過マンガン酸カリウムを余分に消費するので使用できない．

(2)

酸化剤半反応式

MnO4 − + 2H2 O + 3e−−−→

還元剤半反応式−−−→未反応のイオン

H2 O2 + 2OH+)

2K+2KMnO4 + 3H2 O2
問2

MnO2 + 2OH−
O2 + 2H2 O + 2e×2−×3+2K−−→2MnO2 + 2KOH + 3O2 + 2H2 O

左のグラフが右上がりであることから，圧力が高い方が Z が生成しやすい．よって右のグラフにおいて，P1 < P 2
右のグラフが右下がりであることから，温度が低い方が Z が生成しやすい．よって，左のグラフにおいて，

T1 > T2
また，温度が高い方が活性化エネルギーを満たす分子数が増加することから，反応速度が増大し，平衡に達するまでの時間が短くなるので，t1 < t2以上より解答は⑦

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第３問
問1

Cu2+ + 2e− −−→ Cu

問2

9.5 × 104 C/mol

380570

問3〔×10−3 mol〕

2.5
生
成した気体の物
質
量

2.0
1.5
1.00.50190760950

通電時間〔秒〕
問4

ニッケル：③白金：⑤

問5

ア：発生した気体

イ：溶解する解説
問1

陰極では水溶液中の銅（Ⅱ）イオンが還元され，銅が析出する．

問2

陽極では水が酸化され，酸素が発生する．

2H2 O −−→ O2 + 4H+ + 4e−
グラフより，生成した酸素の物質量はファラデーの法則に従い通電時間と比例しているので，電子 1 mol がもつ電気量の値を F 〔C/mol〕とおくと，通電時間が 380 秒時点での酸素の発生量が 1.00 × 10−3 mol と読み取れることから，

4:1=
問3

1.0 × 380
: 1.00 × 10−3 ... F = 9.5 × 104
F

電解液を水酸化ナトリウム水溶液に入れかえると，各極での反応は以下のようになる．
陽極：4OH− −−→ O2 + 2H2 O + 4e−
陰極：2H2 O + 2e− −−→ H2 + 2OH−
つまり，陽極では電子の1の物質量の酸素が発生（硫酸銅（Ⅱ）水溶液のときと同じ），陰極では酸素の 2 倍4の物質量の水素が発生する．
問4ニッケルは銅よりもイオン化傾向が大きいため陽極でイオン化するが，水溶液中に Cu2+ が存在する限り陰極に析出することはない．白金は銅よりもイオン化傾向が小さいため，イオン化せず陽極の下に泥状に堆積する．なお，銅の電解精錬においては，粗銅中の Ag，Au，Pt のようなイオン化傾向の小さい金属，および粗銅中の Pb が陽極でイオン化したのちに溶液中のイオンと結合して生成した PbSO4 が陽極の下に堆積するが，これらの混合物は陽極泥と呼ばれる．
問5

酸素，水素は（わずかながら）水に溶解する．電気分解開始前の電解液にはこれらの気体が溶けていないた

め，準備なしに実験を開始すると電解液に溶解する分だけ気体の体積が小さく測定されてしまう．それを防ぐための前準備として，体積の測定を開始する前に電気分解を行って気体を発生させ，電解液に飽和させておく．

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第４問
問1

A：H C O CH2 CH3

問2②

B：CH3 C O CH3

C：CH3 CH C O CH3E：CH3 CH C O CH3OOH O

NH2 OOOH
問3C O CH3O
問4ニンヒドリン反応

問517.4 g

問6ア：乳化イ：タンパク質

ウ：塩基エ：変性解説
問1エステル A，B は分子式 C3 H6 O2 の R–COO–R′ (R+R′ =C2 H6 )．これは (R,R′ ) = (H，C2 H5 )，(CH3 ，CH3 ) のみ．
エステル A, B

加水分解で還元性を示すカルボン酸 (=ギ酸) が生じることから，A は H–COO–CH2 CH3 で，もう一方の B は CH3 –COO–CH3 と決定できる．なお，B の加水分解で生じるカルボン酸は酢酸で，アルコールはメタノールである．

エステル C 分子式 C4 H8 O3 の R–COO–R′ (R+R′ =C3 H8 O)．
エステル C は金属ナトリウムで水素発生することから–OH をもつ．さらに，加水分解するとカルボン酸が不斉炭素原子をもつ．以上より R– は CH3 C∗ H(OH)–で，–R′ は –CH3 と決定できる．なお，エステル C を加水分解して得られるカルボン酸は CH3 –C∗ H(OH)–COOH の乳酸である．
エステル E

分子式 C4 H9 NO2 の R–COO–R′ (R+R′ =C3 H9 N)．
エ ス テ ル E を 加 水 分 解 し て 得 ら れ る カ ル ボ ン 酸 は 不 斉 炭 素 原 子 を も つ の で ，R– はCH3 C∗ H(NH2 )–で，–R′ は –CH3 と決定できる．なお，エステル E を加水分解して得られるカルボン酸は CH3 –C∗ H(NH2 )–COOH のアラニンで，アルコールはメタノールである．
問2エステル B は酢酸メチルで液体なので，沸点は常温より高い．またエステル B の極性は小さいので，分子間で水素結合する酢酸 CH3 COOH の沸点 118 ℃より沸点は低い．よって，エステル B の沸点は②の 57 ℃となる．
問3

エステル D の加水分解で得られるアルコールの沸点はエステル B の加水分解で生じるアルコールの沸点と同じ 65 ℃であることから D もメタノールのエステルで，さらに FeCl3 で赤紫色となることからフェノール性–OH をもつことがわかり，分子式 C8 H8 O3 から D は C6 H4 (OH)–COO–CH3 の構造をもつ．
よって o，m，p の 3 種類の異性体が考えられるが，そのうち o–型はサリチル酸メチルである．
問4エステル E を加水分解して得られるカルボン酸は CH3 –C∗ H(NH2 )–COOH のアラニンであるので，アミノ酸の検出反応であるニンヒドリン反応で紫色を呈する．
問5エステル F はグリセリンエステルで，単一のカルボン酸からなっていることから，C3 H5 (OCOR)3 の示性式で表される．

C3 H5 (OCOR)3 = C57 H98 O6 より，R = C17 H31 となり，エステル F は，リノール酸 (C17 H31 COOH)のトリグリセリドである．リノール酸トリグリセリドの分子量は 878，1 分子中の炭素炭素間二重結合数は

2 × 3 = 6 なので，付加するヨウ素の質量を x g とすると，
10.0
x. 17.4 g(エステル F) : (付加する I2 ) = 1 : 6 =:x = 17.35 =.
878
254
問 6 石けんには，水に不溶な油の周りに多数集合することで油をミセルとして水中に分散させる作用 (乳化作用)がある．また，石けんは弱塩基性を示すことから，塩基に弱いタンパク質でできた動物性繊維 (絹や羊毛など)を石けんで洗浄すると傷んでしまうためこれらの洗浄には不向きである．

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第５問
問1

体心立方格子問28問3√25 3π%
2問47.4 × 1022 個

問51.1 × 10−22 g

解説
問3単位格子の一辺の長さ a と原子の半径 r の関係は 4r =√√3a ⇐⇒ r =3a である．
4( √ )334√
π×a2×原子の占める体積
25 334π%充填率=× 100 =×100=a32単位格子の体積
1. 7.4 × 1022 個
問4× 2 = 7.40 × 1022 =.
(3.0 × 10−8 )31.0 × 8.0. 1.1 × 10−22 g
問 5 1.0 cm3 の質量を含まれる鉄原子の個数で割れば良い．
= 1.08... × 10−22 =.
7.40 × 1022
別解単位格子には 2 個の鉄原子が入っているので単位格子の質量を 2 で割って求めた方が計算が楽である．

8.0 × (3.0 × 10−8 )3. 1.1 × 10−22 g= 1.08... × 10−22 =.
2

第６問
問1

システイン（メチオニン）

問2

反応名：キサントプロテイン反応

ペプチドの特徴：ベンゼン環を持つCH3

H
問312 通り

問4

炭素：6 個窒素：2 個

問5④

問6⑤

問7

H N+CH C O−H

O

解説
問1

実験３より W には硫黄を含むアミノ酸（システインまたはメチオニン）が含まれているが X には含まれていないので，A がシステインまたはメチオニンである．
（どちらかは決められない．
）
問3

実験５より Y は C, D, E からできているがその並びは決定できない．N 末端から Y1–Y2–Y3 と並んでいるとしてその並べ方は 3! = 6 通りある．実験２より X は Y と B からできているので B–Y1–Y2–Y3 またはY1–Y2–Y3–B のいずれかである．実験１より W は X と A からできているが，トリペプチド Y とジペプチドZ に分かれるので A–B–Y1–Y2–Y3 または Y1–Y2–Y3–B–A でなければならない．
以上より並べ方は 2 × 3! = 12 通りある．

146 × 0.493. 6, 窒素数は 146 × 0.192 = 2.00 =. 2．
= 5.99 =.
.
12.0
14.0
問 5 元素分析から C はアラニン，D はリシンと決まる．（分子量からも見当がつく．） E は酸性アミノ酸である
問4

炭素数はが，アスパラギン酸かグルタミン酸かはわからない．いずれにせよ中性付近では C は双性イオン，D は陽イオン，E は陰イオンになっている．従って電気泳動では C は移動せず， D は陰極に移動する．
問6

pH が等電点を超えると溶出してくるので，E → C → D の順である．

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講評
第１問 ［アンモニアソーダ法］（易）基本的な問題ばかりなので，落とせない。
第２問 ［酸化還元反応・化学平衡と速度］（標準）問 1 は KMnO4 での酸化還元反応において，pH 条件による反応の違い，酸性条件の時に使用できない酸についての記述問題の出題，問 2 はハーバーボッシュ法系統の反応の平衡の移動，反応速度に関する出題であった。どの問題も頻出のものだが，問 1 の論述問題は書き慣れているかどうかで，問 2 はやや設定のややこしいグラフを読み取る力によって差がつきそうである。
第３問 ［電気分解］（標準）ほとんどが易問であり失点をおさえたい設問だが，問 5 は解答の形式も含めて，悩んだ受験生が多かったのではないか。
第４問 ［エステルの構造決定・油脂］（標準）構造決定の問題は，文章をしっかりと読めば必要な情報が記されているので構造決定そのものは難しい問題ではなかった。しかし，情報を読み解くのに少し時間が掛かるかもしれない。油脂の問題は，エス
テル F がリノール酸トリグリセリドであると問題文から決定できればヨウ素付加の計算も難しくない。
第５問 ［結晶格子］（易）鉄の単位格子に関する基本的な問題。丁寧に計算して満点を目指そう。充填率は % で答えなければいけないことに注意したい。
第６問 ［アミノ酸配列決定］（標準）アミノ酸が一つに決まらなかったり，可能な配列も複数あったりする問題で少し考えにくい。問 3 は各アミノ酸が決定したうえでその並べ方の総数を問われているものとしたが，アミノ酸の複数候補を考慮したり，側鎖でのペプチド結合まで考えたりすると数は大幅に増える。
昨年と比べて難易度としては変化ないが，小問集合が出題されず，易〜標準題の大問が並んだという形式面の変化があった。第２問の問 2 のグラフを正確に読み解けたか，第４問ですんなり推定できたか，第５問の充填率を導出（または暗記する）訓練を積んでいたか，第６問のアミノ酸の同定がすぐにできたか，そのあたりが分かれ目だろう。
一次合格への目標は 75 % 。

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