平 成年度（ 前期 ）個別学力検査等試験問題

化学Ⅰ・Ⅱ（分）看護栄養学部栄養健康学科

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［注意］ 計算に必要な場合は次の値を用いなさい。
原子量：H＝

C＝

N＝

O＝

S＝

Cl＝

．

Sn＝

第 問 水分子に関する［ ］〜［ ］の文章を読んで，以下の問い（問 〜問 ）に答えなさい。
［］ 分子の構造
年にイギリスの科学者キャベンディッシュは，水が水素と酸素の化合物であることを示し，年にもう一人のイギリスの科学者ドルトンは，自ら任意に決めた原子の記号を用いて，水の分子に図 A に示したような構造をあてはめた。

年までにほとんどの化学者たちは水の分子式として H O を受け入れ，その後，原子間の共有結合を線で示した構造式 H­O­H が使用されるようになった（図B）。

年，アメリカの化学者ルイスによって，!!!!!!!
一部の電子をドットで示した図①が提案された。さらに，年までには水蒸気の吸収スペクトルの分析により結合角が結合距離（酸素原子の原子核と水素原子の原子核の間の距離）は ．
は ．×−m）であることが示された（図1804年

C

H−O−H

HOH

1860年

1916年

図．°で，nm（ナノメートル，またD）。

BA

問C のような電子式D

1930年

水分子表記の歴史

ドルトンの水分子の表記（図 A）は誤っていた。ドルトンの原子記号を用いて正しい水分子とアンモニア分子を表記しなさい。
〈ドルトンの原子記号〉

H

問

NCO

下線部①のように，電子式では分子を構成する電子のうち，原子間の結合に重要なはたらきを示す電子をドットで示すが，このような電子を何というか，答えなさい。

問

図 D のような水の構造模型は，次のうちどれに分類されるか選び，答えなさい。
（ 三角すい形，折れ線形，正四面体形，ボール形，ヘッドホーン形 ）――［］ 分子の形
水 H O，硫化水素 H S，セレン化水素 H Se，テルル化水素 H Te の分子の構造をそれぞれ図に示した。これらの分子は，次のように一般化して表現できる。

X
H
中央の原子 X とH

（X = 0, S, Se, Te）

つの水素原子 H のつくる結合角は，図②!!!!!!!!!

り H Se や H S でもほぼ同じで，それぞれ °やに示したように H Te の場合°とな．°となっている。ところが，H O の結合角は．°とこれらに比べて大きな値になっている。なぜだろうか？ H Te 分子の水素−水素原子核間の距離はA

nm で，水素分子同士が!!!!!!!!!!!!!!
ファンデルワールス力で結合したときに接触している水③素原子の原子核間距離（いわゆる水素原子のファンデルワールス半径の倍）である

Bnm よりも大きい。ところが，!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
水分子上の水素原子核間の距離 C nm は，水素原子のファンデルワー④ルス半径の 倍よりはるかに小さい。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

O

S

0.096 nm104.5°

H

Se

0.134 nm

92.1°

HHTe

0.146 nm91°H0.169 nm

90°

HH

HH

図

水，硫化水素，セレン化水素，テルル化水素の分子構造モデル（ただし、各分子間の相対的な大きさは無視して表記している）

問

下線部②の X で示される

問

空欄 A ， B ， C に入る適切な数値を次の選択肢から選び，答えなさい。
（問．

つの元素の周期表での総称名を答えなさい。

， ． ， ． ， ．

）

一般に構造が類似した分子では，分子量が大きくなるにしたがって下線部③のファンデルワールス力は，どのように変化するか答えなさい。

問［

下線部④の記述内容から，水分子の結合角が°より大きい．°になる理由を答えなさい。

］ 分子間の結合どんな分子でも分子間には弱い引力，ファンデルワールス力が働く。そのため，低温にすると希ガスも液体となる。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
希ガスのように構造が類似した分子では，Kr，Ar，Ne，He の順に沸点が低く⑤なる（図!!!

：）。［］で述べたように構造の類似した!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
H Te，H Se，H S の沸点も，この⑥順にしたがって規則正しく減少している。この系列がもしも希ガスの値でみられるのと同様に推移!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
していくものとすると，構造の類似した H O の沸点はおよそ− ℃という値をとるものと予想さ――れるが，実際の値はこれよりもずっと高い。これは H O 分子間のて，Dがこの物質の沸点を絶対温度でDの形成に基づくものであっ倍近くも高める程，異常な作用を示しているのである。

アンモニアやフッ化水素の沸点もそれぞれの関連化合物の系列から求められる値よりもかなり高いところにあるが，この場合の変化の程度は水の場合に比べるといくらか小さくなる。アンモニア
では水のような沸点の大幅な増加が起こらない原因として，Eが小さいことがあり，いまなわち，アンモニアD

つは窒素原子が酸素原子と比べてつはアンモニア分子にはFが組しかないことがある。す分子が他のアンモニア分子の N­H とDをつくるにあたって，それらのにおいて水素原子核に対する引力のもととなるFの数がわずかつしかないということである。一方，フッ化水素は水に比べて半分の数しかDをつくらない。したがって，その!!!
フッ⑦

化水素分子間の結合は水分子間の結合よりも強いにもかかわらず，!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
フッ化水素で観察される沸点が!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
⑧

高くなる割合は水の場合よりも小さくなっている。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
150

100

50

10

沸点︵℃︶

23-50-100

希ガス-150-200-250
020

4060

80

100120分子量

図各種化合物の分子量と沸点――

140

問

下線部⑤のようになる理由を答えなさい。

問

下線部⑥は，図 にある●〜●の曲線のうちどれを示しているか，番号を答えなさい。

問

空欄 D ， E ， F に入る適切な語句を答えなさい。

問

下線部⑦に記したフッ化水素分子間の結合が水分子間の結合より強い理由を答えなさい。

問

フッ化水素分子に結合するすべてのフッ化水素と，水分子に結合するすべての水分子の様子をそれぞれ図示しなさい。なお，その際，下の例に示したように，分子は構造模型を考慮した構造式で，分子間の結合は破線で示しなさい。
N
HN
HH

H

H
H

（例：実際に，このような分子間の結合が存在するわけではない）

問

下線部⑧のようになる理由を，分子の形や分子間の結合の観点から答えなさい。

――

第 問 気体の化学平衡に関する次の文章を読んで，以下の問い（問 〜問 ）に答えなさい。
種類の気体（水素（ mol）とヨウ素（ mol））を密閉容器（体積：（L）に入れて一定温度℃）に保つと，水素とヨウ素の濃度は時間の経過とともに減少し，それに伴ってヨウ化水素の濃度が増加し!!!!!!!!!!
化学平衡の状態になる。この状態で密閉容器内にヨウ化水素が mol ある場合，反Ａ応の平衡定数は，①となる。

水素とヨウ素（気体）からヨウ化水素が生成する反応は，〔ア〕の法則の考え方に基づいて，下の表の結合エネルギーの値から次の熱化学方程式で表される。
②
したがって，ヨウ化水素が生成する化学反応は〔イ〕反応である。!!!!!!!!!!!!!!!!
一般に，化学平衡の状態
Ｂ

は，反応条件が変化すると一時的に崩れるが，すぐに新しい平衡状態になる。条件の変化と化学平!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
衡の状態の関係は，〔ウ 〕の原理によって説明される。
表：原子間の結合エネルギー（kJ/mol）
Ｈ−Ｈ
Ｈ−Ｉ
Ｉ−Ｉ

問

下線部Ａの化学平衡の状態とはどのような状態か，「ヨウ化水素」という用語を用いて簡単に説明しなさい。

問①問に入る平衡定数を ， ， を使って表しなさい。

上の表「原子間の結合エネルギー」の数値を参考にして，②に入る熱化学方程式を答えなさい。

問〔 ア〕〜〔 ウ〕に入る適切な語句を答えなさい。

問

温度℃における平衡定数が＝であるとき，水素mol およびヨウ素mol の混合気体から開始した反応が平衡状態に達した際にヨウ化水素は何 mol あることになるか，有効数字桁で答えなさい。解答欄には数値のみ記入しなさい。

――

問

問 の反応条件で，反応開始時から平衡に達するまでの水素の mol 数の変化を点線で，ヨウ化水素の mol 数の変化を実線で解答欄の図中に記入しなさい。その際，平衡状態における水素およびヨウ化水素の mol 数，反応の途中で水素とヨウ化水素の mol 数が等しくなるときの mol 数も図中に明記しなさい。なお，実線と点線は途中の変化の傾向がわかればよい。

問

下線部Ｂに関連し，問 の反応を，次のⅰ）〜ⅵ）の各条件で行った場合，平衡状態におけるヨウ化水素の mol 数は問の反応条件のときのヨウ化水素の mol 数に比べどのようになる

か，増加する場合は＋印，減少する場合は −印，変わらない場合は ○印，いずれともいえ!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!
ない場合は ×印を解答欄に記入しなさい。なお，ⅰ）〜ⅵ）の問題文に記載のない条件はすべ!!!!!!!!!!!て問と同一であるものとする。

ⅰ）℃よりも高い温度で平衡状態に達したとき。

ⅱ）白金（触媒）を添加して反応を開始したとき。
ⅲ）反応開始時の混合気体（水素およびヨウ素）の総量は比が：でないとき。

ⅳ）反応開始時の混合気体の mol 比は〜mol であるが，水素とヨウ素の mol： （水素とヨウ素）であるが，mol 数の総和がmolmol の範囲であるとき。

ⅴ）水素 mol およびヨウ素 mol に，ヘリウムをmol〜mol の範囲で加えた混合気体で反応を開始したとき。
ⅵ）水素 mol およびヨウ素 mol に，ヨウ化水素をで反応を開始したとき。

――

mol〜mol の範囲で加えた混合気体

第 問 巨大分子あるいは高分子化合物に関する［ ］，［ ］の文章を読んで，以下の問い（問［〜問）に答えなさい。

］ ケイ酸（ ア）は金属を除く無機物を高温で焼き固めることにより作られる固体材料で，ガラスや陶磁器として古くから利用されている。
（は天然には存在しないため，（Ａア）の主な原料は!!!!!
ケイ酸塩である。ケイ素の単体ａ）と炭素（コークス）とを混合・加熱して生成される。ケイ素単体の結晶は，半導体や太陽電池などに用いられる。
（Ａ却すると（ イ）になる。

）が生成し，これを繊維状にすると（ウ）を高温で融解後，急激に冷（ Ａ）は乾燥剤（シリカゲル）の原料としても用いられる。シリカゲルを作るには，まず（）と炭酸ナトリウムを混合し高温融解して（Ａすると（ エＢ）を生成する。これに水を加えて熱）と称される液体ができる。
（エ ）に（ オ ）を作用させるとゼリー状で!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
ｂ

半透明の物質が得られ，これを乾燥するとシリカゲルとなる。
!!!!!!!!!!!!!!

問（ア）〜（オ）に入る適切な語句を答えなさい。

問（Ａ）および（Ｂ）に入る化合物の化学式を答えなさい。

ケイ酸の結晶（立体構造）と類似の構造を持つ物質を次の物質から

問ａ!!!!!

つ選び，答えなさい。

（ ダイヤモンド，黒鉛，食塩，白金，アルミニウム，塩化カルシウム，ヨウ素 ）問［下線部ｂの化学反応式を答えなさい。

］ 天然ゴム
ジエン化合物が付加重合した鎖状天然ゴム（生ゴム）の主成分は化学式（C H ） で表され，!!!!!!!!!
ｃ構造をもつ高分子化合物である。これに!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
数％の硫黄を加えて加熱すると，鎖状の分子が硫黄原子ｄによって（ カ）構造を形成するため，弾性の高いゴム（弾性ゴム）となる。

代表的な合成ゴムであるブタジエンゴムは， ，‐ブタジエンの付加重合により生成される。
，‐ブ タ ジ エ ン の 個 の 二 重 結 合 が と も に 重 合 反 応 に 関 わ る と き，構 成 単 位 の 構 造 に は（Ｃ）と（Ｄ）の幾何異性体が存在し，このうち（である。 ，‐ブタジエンの）の構造がゴムの弾性に有効個の二重結合のみが重合反応に関わると，（する構造となる。

問Ｃ

下線部ｃに最も適する構造式を答えなさい。

――Ｅ）を構成単位と問

下線部ｄの操作を何というか，答えなさい。

問（カ）に入る適切な語句を答えなさい。

問（Ｃ）〜（Ｅ）に入る構造式を答えなさい。

――

第 問 アニリンに関する次の文章を読んで，以下の問い（問 〜問 ）に答えなさい。
以下の①〜③の実験によってアニリンを得た。
①

試験管にニトロベンゼンとスズを取り，よく振り混ぜながら濃塩酸を加えた後に℃の湯浴で熱する。
②

実験①で得られた溶液をビーカーに移し，リトマス紙が（ア）色から（イ）色になるまで水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えて混ぜる。
③

実験②で得られた溶液にジエチルエーテルを少量加え，分液漏斗に入れてよく振り混ぜ，二層に分離してアニリンを得る。

アニリンは，（ ウ）されやすい物質であり，空気中に放置すると（エ）色から（オ）色に変わる。また，さらし粉溶液を加えると（カ）色を呈する。アニリンに無水酢酸を作用させアセチル化すると，（ キ ）が生成する。（キ）分子にはアミド結合が存在する。アミド結合をもつ化合物には，ナイロンなどの合成繊維がある。ナイロン（ ，‐ナイロン）は（ ク ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!と（ ケ）を縮合重合させると得られる。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

問（ア）〜（ケ）に入る適切な語句を答えなさい。

問

実験①の反応終了をみきわめるポイントを答えなさい。また，ニトロベンゼンを用いる際の注意点を答えなさい。

問

実験①の反応においてニトロベンゼンを．ℊ使用し，十分量のスズと濃塩酸が反応溶液中に存在している場合，得られる塩化スズは何ℊになるか，有効数字桁で答えなさい。解答欄には数値のみ記入しなさい。

問

実験②の化学反応式を答えなさい。

問

実験③によってアニリンは上層と下層のどちらに抽出されるか答えなさい。また，ジエチルエーテルのどのような性質を利用して分離しているか答えなさい。

―

―

問

下線部についてナイロン の平均分子量を ．×
合は平均いくつか，有効数字ナイロンとすると，分子中に含まれるアミド結桁で答えなさい。解答欄には数値のみ記入しなさい。の構造式は次のとおりである。

⎡⎤問

ナイロン

O H­

⎜O⎣­

＝＝HO ―（CH ）­C­N­（CH ）­N ―⎜ C­⎜HH⎜⎦と同じ結合によって重合しているものを下の①〜⑦からさい。
①

ペプチダーゼ②

ポリプロピレン

③

デンプン

④

ポリエチレン

⑤

インスリン

⑥

グリコーゲン⑦

ポリエチレンテレフタラート――

つ選び，番号で答えな