化学(解答番号)

基１〜

礎
*+１８

必要があれば，原子量は次の値を使うこと。
０H １．

第１問

C １２

N １４

O １６

Ar ４０

次の問い（問１〜１０）に答えよ。
（配点 ３０）問 １ 単体が常温・常圧で気体である元素はどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

リチウム

"

１#

ベリリウム

塩

$

素ヨウ素

問 ２ 第&周期までの典型元素に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

２!

アルカリ金属元素は，炎色反応により互いを区別することができる。

"%族元素の原子は，%個の価電子をもつ。

# １７族元素は，原子番号の小さい元素ほど電気陰性度が大きい。
$

貴ガス（希ガス）元素の原子は，'個の最外殻電子をもつ。

― ２２ ―（２１０７―２２）

化学基礎
問 ３ 次の記述ア〜ウのうち，物質の状態変化（三態間の変化）が含まれている記述はどれか。すべてを正しく選択しているものとして最も適当なものを，後の!〜'のうちから一つ選べ。

３ア

海水を蒸留して淡水を得た。

イ

降ってきた雪を手で受けとめると，水になった。

ウ

ドライアイスの 塊 を室温で放置すると，小さくなった。

!

ア"

イ

#

ウ%

ア，ウ&

イ，ウ

'

ア，イ，ウ

かたまり

$ア，イ

問 ４ 化学電池に関する記述として正しいものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

４!

二次電池は，充電により繰り返し利用できる電池である。

"

燃料電池は，燃料の燃焼により生じる高温気体を利用して発電する電池である。

#

電子が流れ込んで酸化反応が起こる電極を正極という。

$

鉛蓄電池の電解質には，希硝酸が使われている。

問 ５ ケイ素と二酸化ケイ素に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

５

ケイ素の結晶は，ダイヤモンドの炭素原子と同じように，ケイ素原子が正四面体構造を形成しながら配列している。

"

ケイ素は，金属元素ではない。

#

二酸化ケイ素の結晶は，半導体の性質を示す。

$

二酸化ケイ素の結晶では，ケイ素原子と酸素原子が交互に共有結合している。
― ２３ ―（２１０７―２３）

化学基礎
問 ６ 純物質の気体が，常温・常圧で容器に詰められている。この気体は，酸素

O２，窒素 N２，アンモニア NH３，アルゴン Ar のいずれかである。この気体には，次の記述ア〜ウの性質がある。この気体として最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

６ア

無色・無臭である。

イ

容器の中に火のついた線香を入れると，火が消える。

ウ

密度は，同じ温度・圧力の空気と比べて大きい。

!

O２"

#

N２NH３$

Ar

問 ７ メタン CH４ を完全燃焼させたところ，１８g の水 H２O が生成した。このとき，生成した二酸化炭素 CO２ は何 g か。最も適当な数値を，次の!〜%のうちから一つ選べ。

! ９．
０７" ２２g# ３３― ２４ ―

$ ４４% ８８（２１０７―２４）

化学基礎
問 ８ 酸と塩基，および酸性と塩基性に関する記述として，誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

８水は反応する相手によって酸としてはたらいたり，塩基としてはたらいたりする。

"

酸の価数および物質量が同じ強酸と弱酸では，過不足なく中和するのに必要な塩基の物質量は強酸の方が多くなる。

#

水素イオン濃度を用いると，水溶液のもつ酸性や塩基性の強さを表すことができる。

$酸の水溶液を水でいくら薄めても，２５℃ では pH の値は%より大きくなることはない。

問 ９ 下線を付した原子の酸化数を比べたとき，酸化数が最も大きいものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

SO４２−"

９#

HNO３― ２５ ―MnO２$NH４＋（２１０７―２５）

化学基礎
問１０ 純物質の気体アとイからなる混合気体について，混合気体中のアの物質量の割合と混合気体のモル質量の関係を図(に示した。'℃，１．
０ ×１０５ Pa の条件で密閉容器にアを封入したとき，アの質量は０．
６４g であった。次に，アとイをある割合で混合し，同じ温度・圧力条件で同じ体積の密閉容器に封入したと３６g であった。この混合気体に含まれるアの物質量
き，混合気体の質量は１．の割合は何％か。最も適当な数値を，後の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，アとイは反応しないものとする。

１０％

混合気体のモル質量(g/mol)

504030201000102030405060708090100

混合気体中の気体アの物質量の割合(％)
図(

混合気体中の気体アの物質量の割合と混合気体のモル質量の関係! １９" ２５# ３４― ２６ ―$ ６０% ７５& ８８（２１０７―２６）

化学基礎

第２問

宇宙ステーションの空気制御システムに関する次の文章を読み，後の問い（問１〜３）に答えよ。（配点 ２０）

宇宙ステーションで人が生活するには，宇宙ステーション内の空気に含まれる酸素 O２ と二酸化炭素 CO２ の濃度を適切に管理する空気制御システムが必要である。
空気制御システムでは，次の式に示すように，水 H２O の電気分解を利用してO２ が供給される。また，補充する H２O の量を削減するために，式のサバティエ反応の利用が試みられている（図!）。この反応では，触媒を用いて CO２ と水素 H２からメタン CH４ と H２O を生成するため，人の呼気に含まれる CO２ の酸素原子をH２O として回収できる。

"H２O !!" "H２ ＋ O２

触媒CO２ ＋#H２ !!" CH４ ＋"H２O



宇宙ステーション

空気制御システム
電気分解(式⑴)O2H2O宇宙船からの補充

H2CO2H2O タンク

H2 O

H2 O

CH4，CO2
宇宙空間への排出サバティエ反応(式⑵)図!

水の電気分解とサバティエ反応を利用した空気制御システムの模式図― ２８ ―（２１０７―２８）

化学基礎
問 １ 式の電気分解に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

１１!

陽極側では O２ が発生する。

"

発生する O２ は，水上置換法で捕集できる。

#式の反応は酸化還元反応である。

$

電気分解で発生する H２ と O２ の質量比は'：１６となる。

問 ２ サバティエ反応の反応物である CO２ および生成物である CH４ に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

ａ式において，CO２ の C 原子と O 原子が酸化されるか，還元されるか，酸化も還元もされないかの組合せとして最も適当なものを，次の!〜&のうちから一つ選べ。

１２C 原子O 原子!

酸化される

酸化も還元もされない"

酸化される

還元される

#

酸化も還元もされない

酸化される

$

酸化も還元もされない

還元される

%

還元される

酸化される

&

還元される

酸化も還元もされない― ２９ ―（２１０７―２９）化学基礎
次の化学反応式ア〜エは，いずれも&種類の反応物から CO２ が生じる化

ｂ

学反応を示している。ア〜エの反応において，&種類の反応物をいずれも%mol だけ用いて反応させるとき，生成できる CO２ の物質量が最も多い反応はどれか。最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。ただし，いずれも記された反応のみが進行するものとする。

ア１３

CaCO３ ＋&HCl !" CaCl２ ＋ H２O ＋ CO２

イ （COOH）
２ ＋ H２O２ !" &H２O ＋&CO２
ウFe２O３ ＋'CO !" &Fe ＋'CO２エ&CO ＋ O２ !" &CO２!

ア"#イ― ３０ ―ウ$エ（２１０７―３０）

化学基礎
CH４ は常温以下の温度で安定である。しかし，十分な量の塩素と混合しｃて光（紫外線）を照射すると CH４ の水素原子を塩素原子に置き換えた化合物

CH３Cl，CH２Cl２，CHCl３，CCl４ ができる。CH４ を含めた五つの化合物のうち，無極性分子はどれか。最も適当なものを，次の!〜"のうちから二つ選べ。ただし，解答の順序は問わない。なお，図は分子の形であり，球の大きさはそれぞれの原子の大きさを反映している。
１４１５Ǐ

CH4ǐ

CH3Cl

ǒ

CHCl3Ǔ CCl4― ３１ ―ǑCH2Cl2（２１０７―３１）

化学基礎
問 ３ 図'で示した空気制御システムにおける H２O の量に関する，次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

宇宙ステーション

空気制御システム
電気分解(式⑴)O2H2O
宇宙船からの補充H2H2O タンク

H2 O

H2 O

CH4，CO2
宇宙空間への排出

CO2サバティエ反応
(式⑵)

図'

水の電気分解とサバティエ反応を利用した空気制御システムの模式図（再掲）(H２O !!" (H２ ＋ O２

（再掲）触媒CO２ ＋)H２ !!" CH４ ＋(H２O

（再掲）宇 宙 ス テ ー シ ョ ン 内 の)人 が'日 に 消 費 す る O２ の 総 質 量 は，お よ そａ３．
２ kg である。式の電気分解で３．
２ kg の O２ を供給するのに必要な H２O の質量は何 kg か。最も適当な数値を，次の!〜&のうちから一つ選べ。
１６! ０．
９０kg

" １．
６# １．
８― ３２ ―

$ ３．
２% ３．
６& ７．
２（２１０７―３２）

化学基礎ｂ式の反応において#mol の CO２ を使用するとき，使用した H２ と生成した H２O の物質量の関係を表したグラフとして最も適当なものを，次の!〜"のうちから一つ選べ。

１７21.510.5002468
使用した H2 の物質量(mol)生成した H2O の物質量(mol)Ǒ

生成した H2O の物質量(mol)

ǐ2.5

2.5
21.5
10.5002468
使用した H2 の物質量(mol)02468
使用した H2 の物質量(mol)

ǒ
2.5
21.5
10.5002468
使用した H2 の物質量(mol)― ３３ ―

生成した H2O の物質量(mol)生成した H2O の物質量(mol)Ǐ2.521.5
10.50（２１０７―３３）

化学基礎
式の反応によって３．
２ kg の O２ が生成したとき，同時に生成した H２ だｃけを用いると，式の反応で得られる H２O の質量は何 kg か。最も適当な数値を，次の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，式の反応に用いる CO２は十分な量があるものとする。

! ０．
９０" １．
６１８# １．
８― ３４ ―kg

$ ３．
２% ３．
６& ６．
４

（２１０７―３４）