リウムの結晶を取り出す。

皆様こんにちは。化学科の古谷です。前回の問題はいかがだったでしょうか。まずは模範解答とその問4解説を示し、その後に生徒の答案を添削したいと思

泥水や水酸化鉄（Ⅲ）のような疎水コロイドの溶います。

液に少量のミョウバンを加えると、コロイド同士の＜解答＞

電気的な反発が小さくなり、コロイドが凝集するか問1ら。

求める析出量を x(g)とすると、溶質の質量(g)溶液の質量(g)問525 160

x125 250  15150  x115150

デンプンやタンパク質のような親水コロイドの溶液に多量の塩化ナトリウムを加えると、コロイド∴ x=20.47…≒20 gの水和水が奪われ、コロイドが凝集するから。

問2

＜解説＞
問1

【塩化カリウム飽和溶液】

標準的な溶解度の計算問題です。水和物が析出す塩化カリウムの沈殿が生じる。
理由：塩化水素から電離した塩化物イオンの共通る場合は、析出量≠溶質の減少量であること、溶媒イオン効果により、塩化カリウムの溶解平衡が析出の質量が変化することに注意してください。基本的する方向に移動するため。には、溶媒、溶質、溶液のうち、どれか 2 つに注目して比をとるように計算すれば良いでしょう。

【硝酸カリウム飽和溶液】
問2

何も変化しない。
理由：塩化水素には硝酸イオンもカリウムイオン

ここからが思考力が問われる問題となります。何も含まれていないので、塩化水素により硝酸カリウらかの化学現象が起こるかどうかをイメージしながムの溶解平衡は移動しないから。

ら考えていくことが大切です。
「塩化カリウムの飽和溶液では、塩化物イオンと問3カリウムイオンが完全電離しており、そこに少しでまず、ビーカーに混合物 A を入れ、そこにメスシも塩化物イオンもしくはカリウムイオンが加わればリンダーで 50cm3 の水をはかりとり入れる。これを、沈殿が生じる」→「塩化水素を吹き込むと、塩化物水温を一定に調節できる水槽に入れ、溶液の温度をイオンと水素イオンが加わる」→「共通イオン効果60℃にする。次に、ろ紙を取り付けたろうとを、ろにより溶解平衡が析出する方向に移動する」

うと台に取り付け、ろうとの足がビーカーの内側に「上記のことは、硝酸カリウムの飽和溶液では起接するように別のビーカーを取り付ける。このろうこらない（共通イオンがないから）」とに 60℃にした溶液を入れ、活性炭を取り除く。ろといった形です。この考え方は特に見たことのな過した溶液が入ったビーカーを、水温を一定に調節い問題に対処するために大事なことです。つまり、できる水槽に入れ、溶液の温度を 20℃にする。これ

状況を的確に把握した上で、既知の化学理論をもとを同様にろ過して、ろ紙上に得られた純粋な硝酸カに考えていくのです。

1

問3う。
「なぜ沈殿が生じるか」と問われているので、単これも難度が高い問題です。まず、「水に溶けなに「凝析するから」では答えとして不適切で、「なぜい活性炭があるので、それをろ過で除去しなければ凝析が起こるのか」まで言及する必要があるでしょならないな」と考えるのがポイントです。これは与う。

えられた器具にろうと、ろ紙があることからも想像問5できるでしょう。ろ過の際、ろうとの足をビーカーコロイドの塩析について説明すれば良いでしょに接する必要があることに注意してください。

う。注意すべき点は問 4 と同様です。

あとは、硝酸カリウムとショ糖を分ける必要があるのですが、「できるだけ多く」硝酸カリウムの結晶を得たいので、混合物に含まれる硝酸カリウムの飽和溶液を作ることが条件となります（そうしないとでは、生徒の答案を見てみましょう。ちょうど 5

ろ過の段階で、溶解しなかった硝酸カリウムが活性問あるので、1 問 10 点の減点法で評価したいと思い炭とともに除去されてしまう。また、飽和していなます。今回は「強者の戦略」のコーナーということいと硝酸カリウムの析出量が少なくなる）。

で、表現まで含め、かなりシビアに採点したいと思います。

また、ショ糖も水に溶けるので、溶解度の差を利用して硝酸カリウムとショ糖を分離する、すなわち、＜A さんの解答＞再結晶の操作が必要であることが分かります。このとき、ショ糖が再結晶の際に析出しないことをちゃ

問1んと次のように確認しておきましょう（スペースが析出した CuSO4・5H2O を x g とする。30℃の飽和許せば解答に盛り込んだほうが良いです。解答例で溶液 150g には、は「純粋な」でそれを暗示させました）。
60℃で硝酸カリウムの飽和溶液を作るのに必要25
 150  30g の CuSO4 が溶けているので125な水の量を x g とすると、160x250  15150  x115

55 110
x=50(g)x 10030 

したがって、必要な水の量は 50g=50cm3 です（こx≒20

よって 20gの分の水を加える必要があることは明記すべきです）。20℃で、水 50g に溶解できるショ糖の質量は評）完璧です。10 点。

33g であり、このとき、混合物に含まれる 30g のシ
問2ョ糖は、20℃で完全に溶解していることが分かりまKClaq：塩化カリウムが析出するす。
最後に純粋な硝酸カリウムを得る手順としては

理由：水溶液中で塩化カリウムは以下のように電「再結晶でできた結晶を取り出す」でも良いでしょ離している。
→ K+ + Cl－･･･①
KCl ←う。

ここに塩化水素を通じると塩化水素は以下のよう
問4に電離する。
HCl → H+ + Cl－

コロイドの凝析について説明すれば良いでしょ2

ここで塩化物イオンが共役イオン効果により①のしかし、何より致命的なのは「ろうと台」が解答に含ま平衡を左に移動させるため。

れていないことです。これはルール違反なので大きく減KNO3aq：変化なし

点されます。今回はシビアに採点するということなので、残念ながら 0 点です。構成自体は申し分なかったの

評）硝酸カリウムについての言及がありませんでしたに・・・。

（今回は解答欄を設けておらず、自由解答の形式だった
問4

こともあり、理由を 1 つにまとめたのでしょうが、それでも硝酸カリウムの場合に変化しない理由については述べ

コロイドは陽もしくは陰に帯電しているため、水る必要があります）。また、「共役イオン効果」ではなく中で互いに結合せず、沈殿せずに漂っている。ミョ「共通イオン効果」です。酸、塩基の共役関係と混同してウバンは水中で以下のように電離している。
AlK(SO4)2 → Al3+ + K+ + 2SO42－

しまったのでしょうか。目の付け所は OK です。

泥水や水酸化鉄（Ⅲ）のようなコロイド溶液のコ現象は合っているので 2×2＝4 点、理由は片方のみ

ロイドは疎水コロイドのため、ミョウバンの電離しで共役イオン効果の箇所を減点して 2 点。合計 6 点。

たイオンのうちコロイドと逆のイオンが少量でもあ問3

ると分子間力によって結合し沈殿が生じる。
3

メスシリンダーで水を 45cm はかりとって水槽にうつし、60℃に調節する。
そこに混合物 A を溶かし、評）特に必要のない電離の記述があるなど、やや贅肉

ろうと、ろ紙を用いてろ過し、ビーカーにうつすとの多い答案になってしまいました。

活性炭を取り除くことができる。ろ液を水槽に戻し、「漂っている」は「分散している」の方が良いでしょう。

20℃に調節すると白色固体が析出する。20℃の水「陽もしくは陰に帯電しているため、水中で互いに結合45cm3、つまり 45g にはショ糖は 30g 溶けるため析せず」「少量でもあると分子間力によって結合し」のとこ出することはなく、析出しているのは硝酸カリウム

ろは飛躍があるので、電気的反発についての言及が欲のみである。20℃の水 45g に硝酸カリウムは 14g 溶しかったです。また、水酸化鉄（Ⅲ）は分子ではないのでけるので、この液をろうと、ろ紙を用いてろ過する「分子間力によって結合」はまずいでしょう。電気的反発と、41g の硝酸カリウムが得られる。

についての言及がなかったこと、「分子間力」の表現を考慮して、7 点。

評）定量的考察に言及しているところはさすがです。細
問5

かいところにもちゃんと目をつけており、丁寧に解くよう塩化ナトリウムは水中で以下のように電離していにしていることは答案からうかがえますね。

る。

まず、細かい点を指摘すると、「水槽」より語群どおりNaCl → Na+ + Cl－「水温を一定に調節できる水槽」とした方が良いでしょ

デンプンやタンパク質のコロイド溶液のコロイドう。問題文中の表現は可能な限り借用する方が良いとは親水コロイドであるため水和しており、塩化ナト思います。

リウムを多量に加えることによって水和が解消され、次に、20℃でショ糖が溶ける限界に注目すると、最低限必要な水の量は 45cm3 となりますが、これでは硝酸沈殿が生じる。

カリウムを完全に溶かすことはできません。したがって、最後にあるように 41g の硝酸カリウムも得られません。

評）「水和が解消」が気になる表現です。「水和水が失3われ」などの方が良いでしょう。記述内容の表現は、でき衡がどちらに移動したのか。析出するので明らかかもしれば典型的なものを使いたいところです。この表現の部れませんが、これは明記しておきましょう。そして、何故平分のみの減点で、9 点。

衡が移動するかについてはこの解答の大きなポイントとなるので示しておかないといけません。ということで、合計点は 32 点でした。

また、よく誤解されることなのですが、理由説明では「説明しなさい」なので、原則として文章の形で書かな＜B さんの解答＞

いといけません。式の羅列は言うまでもなく、メモのような解答も原則としてルール違反です。

問1

現象は合っていますが、理由は厳しく得点無しとしま（図が書かれてあり、溶液と溶質の関係を把握してす。したがって、計 4 点。

いる。図には求める析出量を xg としているのがうかがえる）
25 160x
125 250  15
150  x115

問3150

115(30 

無回答16x)  15(150  x)25評）やはり難しかったようですね。

293x  1260
5x  1260

問4
泥水や水酸化鉄（Ⅲ）は疎水コロイドであるため、

5 20.4 ≒20g
293

電荷のかたよりにより反発しあうが、電解質であるミョウバンを加える事により電荷にかたよりがなくなり反発せず沈殿するから。

評）文句なしで 10 点です。ただ、一般的な解答欄の大きさを考えると、途中計算を明示するとスペースが足りないかと思われます。何かしら数値を代入した後であれ

評）「電荷のかたより」だと極性分子のようなものをイメば、その式を示した方が良いのですが、今回の場合は、ージしてしまいますが、実際にはコロイド粒子の表面に最初の式と結果のみで十分でしょう。また、求める析出

電荷があり、その電気的反発により分散します。着眼点

量を文字でおくのは、図ではなく答案上で文の形で示すは問題ありません。この部分だけ減点で、8 点。

方が良いでしょう。
問5
問2

デンプンやタンパク質は親水コロイドであるため、水和しており、沈殿する事はないが、電解質である

KCl：KCl が析出する塩化ナトリウムが水和する際にそれらの水分子がと理由：KCl → K+ + Cl－, HCl → H+ + Cl－

られてしまうから。

KCl の平衡が移動し析出KNO3：変化なし

評）問題ありません。塩化ナトリウムの水和についても言及しているのが良いです。10 点。
ここで、A さん、B さんの答案で特に良いのが、問 4 と評）現象は合っていますが、理由が不十分です。まず、平4出する。

問 5 の書き方です。文体としてはほぼ同じであることに硝酸カリウム溶液：塩化物イオンが溶液に溶け込気づいたでしょうか。記述問題が苦手な人ほど、このこむ。とは理解しておいて欲しいのですが、まずは「～は・・・なのでーだ」のように文体を考え、そこに要素を当てはめていく形にすると上手く書けます。慣れていないのに、何評）平衡移動にも言及して欲しかったです。これは操作も構想を考えずに一から書こうとするから変な文章になの言い換え（塩化水素を塩化物イオンに置き換えただってしまうのです。まずは文章の全体像を捉えるところかけ）に過ぎないので理由説明にはなっていません。硝酸ら考えてみてください。その点で、この 2 人は記述力がカリウムも同様にほぼ言い換えと見てよいでしょう。変化高いことがうかがえます。B さんが問 3 ができなかったがなかった場合もちゃんと変化がなかったと明記すべきのは決して記述力がなかったからではなく、状況を把握でしょう。このように、ちゃんと理由を説明したと思いきや、しきれなかったからではないでしょうか。

それは問題文の言い換えに過ぎなかったというミスはよく陥りやすいので注意してください。記述答案を書いた

B さんの合計点は 32 点でした。

ら、必ず一度は読み返すこと。現象のみ評価して、2 点。

＜C さんの解答＞

問3
メスシリンダーで水を 50mL 量り水槽中に入れて問1溶かす。ろうと台にビーカーとろうとをとりつけ、30℃の飽和溶液 150g に解けている硫酸銅の質量

ろうとにろ紙を入れ、水槽の水をろ過して溶け残っを x g とおくとた活性炭を取り除く。ビーカー中の水を再び水槽中

25x
より x=30150 125に入れて 20℃に保つと硝酸カリウム 39g が析出する。
ビーカー中の水を再びろ過することで硝酸カリウム

よって溶媒の質量は 150－30=120g39g が得られる。

10℃の溶媒 120g に溶ける硫酸銅を y g とおくと
y15より y=18 g
120 100評）ろうとの取り付け方で、注意すべき「ろうとの足をビよって析出する硫酸銅は 30－18=12g

50mL や、硝酸カリウム 39g と、実際に析出する量を示

求める硫酸銅五水和物の質量は 12 ーカーに 付ける」がない以外は良いで す。 水の 体積していれば、最初に飽和溶液を作ったことも暗示できま25 18.75 g
16す。
細かいところでは、「水槽の水をろ過」でしょうか。水評）溶媒を 120g としたのが誤りでした。今回は水和物槽はビーカーを入れる湯浴のようなものなのですが、ビが析出するので、溶媒の量も変化します。水和物でなけーカーの水と同じ用途だと誤解したのでしょうか。ここはればこの解き方で大丈夫でしょう。x を求めたところまで些細な問題なので減点はしませんが、実験操作の説明で 4 点。

が問われる問題で、ろ過の操作は具体的に的確に述べたいところですので、９点とします。

問2
問4

塩化カリウム溶液：塩化物イオンの飽和溶液にさらに塩化物イオンが入るので塩化カリウムとして析コロイドと逆の電荷をもつ電解質を介してコロイ

5ド同士が集まるから。

評）疎水コロイドが電気的反発で分散していることは分かっているのでしょうが、漠然と「コロイド」とすると答案からはなかなかそれが見えにくいので、「疎水コロイド」と明記しておいた方が良いでしょう。特に教科書で太字になっている言葉は記述問題のキーワードになりやすいので、可能な限り盛り込むのがよいでしょう。場合によってはそこを採点対象として重視することもあります。それを考慮して、8 点とします。
問5
多量の電解質がコロイドの水和水をコロイドからうばうことでコロイド同士が分子間力で集まることができるから。

評）これも問 4 と同様に、親水コロイドという言葉は明記した方が良いと思います。8 点。
合計点は 31 点でした。ということで、もっと差がつくのかな、と思っていましたが、非常に僅かな差となりました。これは実際の入試にも同じようなことがいえるかもしれません。傾斜配点などを考えると、小数点以下の点数差が、その数値から想像される以上に大きな差になる可能性もあります。小さなミスだからといって軽視してはいけません。また、ある程度学力が高まっても、ミスは付きものです。このようなミスをいかに少なくしていくかが大事です。泥臭いようですが、入試前日までこのような努力は続けなければならないのです。学力が高いからといって慢心しないようにしてください。
最後に、今回の答案を作成してくださった A さん、B さん、C さん、ありがとうございました。
それでは、また次回。

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