2024年度
公立千歳科学技術大学
一般選抜

前期日程

理工学部
問題

化学基礎・化学− 13 −

化学基礎・化学

1.

次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。
１．
次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。
アスコルビン酸は，右図の構造を持つ分子であり，ビタミ

アスコルビン酸は，右図の構造を持つ分子であり，ビタミンン C として知られている栄養成分である。アスコルビン酸の
C6H8O6 である。アスコルビン酸は，弱酸としての性C 分子式はとして知られている栄養成分である。
アスコルビン酸の分子質とともに還元剤としての性質も示す。一方，アスコルビン酸
式は C6H8O6 である。アスコルビン酸は，弱酸としての性質ととの塩であるアスコルビン酸ナトリウム（NaC6H7O6）は，還元もに還元剤としての性質も示す。一方，アスコルビン酸の塩で剤としての性質は示すが酸としての性質はない。

あるアスコルビン酸ナトリウム（NaC
アスコルビン酸とアスコルビン酸ナトリウムの混合物（以下，試料混合物）に含まれるそれぞれの6H7O6）は，還元剤としての性質は示すが酸としての性質はな
成分を定量するため，下記の通り水酸化ナトリウム水溶液を用いる中和滴定およびヨウ素ヨウ化カリい。
ウム水溶液を用いる酸化還元滴定を行った。それぞれの滴定での反応は次の通りである。
アスコルビン酸とアスコルビン酸ナトリウムの混合物（以下，試料混合物）に含まれるそれぞれ
中和滴定
C6H8O6 + NaOH → NaC6H7O6 + H2Oの成分を定量するため，酸化還元滴定 C6H8O下記の通り水酸化ナトリウムを用いる中和滴定およびヨウ素を用いる酸化6 + I2 → C6H6O6 + 2HI
NaC6H7O6 + I2 → NaC6H5O6 + 2HI
還元滴定を行った。それぞれの滴定での反応は次の通りである。

中和滴定
C6H8O6 + NaOH → NaC6H7O6 + H2O【中和滴定】
酸化還元滴定 C6H8O6 + I2 → C6H6O6 + 2HI
１．水酸化ナトリウム水溶液の調製と濃度決定①NaC6H7O6 + I2 → NaC6H5O6 + 2HI
水酸化ナトリウム（NaOH）をはかり取り，水に溶かして500mL の水溶液を調製した。

② 0.300 mol/L シュウ酸（H2C2O4）水溶液をコニカルビーカーに20.00 mL とり，指示薬を加えた【中和滴定】
のち①にて調製した水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ，16.00 mL 滴下したときに指示1. 水酸化ナトリウム水溶液の調製と濃度決定
薬が変色したので，このときを中和点とした。

① 水酸化ナトリウム（NaOH）をはかり取り，水に溶かして 500 mL の水溶液を調製した。
２．試料混合物の中和滴定① ②
試料混合物をはかり取り，コニカルビーカー中で水50mL に溶かして試料溶液を調製した。
0.300 mol/L シュウ酸（H2C2O4）水溶液をコニカルビーカーに20.00 mL とり，指示薬を加②①の試料溶液に指示薬を加えたのち，１．で調製した水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ，えたのち①にて調製した水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ，16.00 mL 滴下した32.80 mL 滴下したときに指示薬が変色したので，このときを中和点とした。
時点で中和点となった。

2. 試料混合物の中和滴定【酸化還元滴定】
３．ヨウ素ヨウ化カリウム水溶液の調製と濃度決定① 試料混合物をはかり取り，コニカルビーカー中で水 50 mL に溶かして試料溶液を調製した。
①

ヨウ素（I2）をはかり取り，ヨウ化カリウム（KI）水溶液に溶かして500 mL の水溶液を調製した。
② ①の試料溶液に指示薬を加えたのち，1.で調製した水酸化ナトリウム水溶液で滴定したと（滴定において酸化剤としてはたらくのは I2 である。）②

ころ，32.80 mL 滴下した時点で中和点となった。
あらかじめ濃度を正確に測定した0.500mol/L チオ硫酸ナトリウム（Na2S2O3）水溶液をコニカルビーカーに20.00 mL とり，①にて調製したヨウ素ヨウ化カリウム水溶液で滴定したところ，8.00 mL 滴下した時点で溶液の変色が確認された。指示薬としてデンプン水溶液を用いた。
【酸化還元滴定】− 14 −

化学基礎・化学
４．試料混合物の酸化還元滴定①

試料混合物を２．①と同じ量だけはかり取り，コニカルビーカー中で水50 mL に溶かしたのちメタリン酸を少量添加し，試料溶液を調製した。（メタリン酸は，酸化還元滴定以外の反応を防ぐための成分で，滴定そのものには関与しない。）②①の試料溶液を，３．で調製したヨウ素ヨウ化カリウム水溶液で滴定したところ，65.60 mL 滴下した時点で溶液の変色が確認された。指示薬としてデンプン水溶液を用いた。

（１）水酸化ナトリウムとシュウ酸の中和反応は，2NaOH + H2C2O4 → Na2C2O4 + 2H2O で表される。１．で調製した水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度〔mol/L〕を有効数字 3 桁で求めなさい。

（２）２．②で中和点となった溶液は，酸性・中性・塩基性のいずれを示すか。

（３）ヨウ素とチオ硫酸ナトリウムの酸化還元反応は，I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6 で表される。３．で調製したヨウ素ヨウ化カリウム水溶液中のヨウ素のモル濃度〔mol/L〕を有効数
字 3 桁で求めなさい。

（４）３．②，４．②での滴定終了時の水溶液の色は次のうちどれか。
ａ．淡緑色

ｂ．黄褐色

ｃ．赤褐色

ｄ．青紫色

ｅ．橙赤色

（ ５） 試 料 混 合 物 中 の ア ス コ ル ビ ン 酸 と ア ス コ ル ビ ン 酸 ナ ト リ ウ ム の 物 質 量 の 比（C6H8O6：NaC6H7O6 の比で表す）を整数比で求めなさい。

− 15 −

2.

化学基礎・化学
次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。原子量は O = 16，H = 1 とし，ファラデー定数は F =２． 次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。原子量は O = 16.00，H = 1.00 とし，ファラデー定
9.65×104 C/mol とする。
数はF = 9.65 × 104 C/molとする。
宇宙ステーションで消費される酸素は，水の電気分解により供給される。図１に，酸素供給システ
宇宙ステーションで消費される酸素は，水の電気分解により供給される。下図に，酸素供給シス
ムの模式図を示す。太陽電池により得られる電気を電解装置に送り，H+ イオン交換膜を介して配置テムの模式図を示す。太陽電池により得られる電気を電解装置に送り，H+イオン交換膜を介して配された電極にて水蒸気を電気分解し酸素と水素を発生させる。ここでは，宇宙ステーションに滞在す置された電極にて水蒸気を電気分解し酸素と水素を発生させる。ここでは，宇宙ステーションに滞る宇宙飛行士が 1 人 1 日あたり20.00 mol の酸素を呼吸により消費する（従って，20.00 mol の二酸化在する宇宙飛行士が１人１日あたり20.00 mol の酸素を呼吸により消費する（従って，20.00 mol炭素を排出する）と仮定する。の二酸化炭素を排出する）と仮定する。

図１

(１)

この電解装置では，まず電極(A)にて水蒸気から酸素と H+が生じ，H+がイオン交換膜中を移（１）この電解装置では，まず電極（A）にて水蒸気から酸素と H+ が生じ，H+ がイオン交換膜中動したのち電極(B)にて水素となる。電極(A)での酸素発生および電極(B)での水素発生の化学を移動したのち電極（B）にて水素となる。電極（A）での酸素発生および電極（B）での水反応式を書きなさい。電子は e-で表すものとする。また，電極(A)・(B)のそれぞれどちらが素発生の化学反応式を書きなさい。電子は e− で表すものとする。また，電極（A）・（B）のそれぞれどちらが陽極・陰極であるかを答えなさい。
陽極・陰極であるかを答えなさい。
(10)（２）宇宙飛行士 1 人が 1 日あたりに消費する酸素を供給するための電気量〔C〕を，有効数字 3 桁(２)
宇宙飛行士１人が１日あたりに消費する酸素を供給するための電気量〔C〕を，有効数字３で求めなさい。また，この電気量を 8.00 × 104 秒（約22時間）かけて流すための電流〔A〕を，桁で求めなさい。また，この電気量を8.00×104 秒（約 22 時間）かけて流すための電流〔A〕
有効数字 3 桁で求めなさい。
を，有効数字３桁で求めなさい。(各 10)（３）宇宙飛行士 1 人が，宇宙ステーションに 1 年間（365.0日）滞在するための酸素供給に必要となる水量（地球から輸送すべき水の質量）〔kg〕を，小数第 1 位まで求めなさい。

− 16 −

(４)化学基礎・化学

はじめに示した酸素供給システムでは，電極(B)で生じた水素は利用されずに廃棄されている。この水素を有効利用するために，人間の呼吸で生じた二酸化炭素を水素と反応させてメ（４）はじめに示した酸素供給システムでは，電極（B）で生じた水素は利用されずに廃棄されている。この水素を有効利用するために，人間の呼吸で生じた二酸化炭素を水素と反応させてメタンと水を生成させ（CO，生じた水の電気分解により酸素を得る方法
2 + 4H2 → CH4 + 2H2O）
タンと水を生成させ（CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O），生じた水の電気分解により酸素を得るが検討されている。この水素利用の経路を加えた酸素供給システムを下図に示す。このよう方法が検討されている。この水素利用の経路を加えた酸素供給システムを図２に示す。このよに，上記の反応で生成する水を再利用することで，地球から輸送する水の量を削減すること
うに，上記の反応で生成する水を再利用することで，地球から輸送する水の量を削減することができる。このシステムを採用した場合について，問（３）の水量〔kg〕を小数第 1 位までができる。このシステムを採用した場合について，問（３）の水量〔kg〕を小数第１位まで求めなさい。なお，反応の過程で生成した水素や水蒸気はすべて再利用されるものとする。
求めなさい。 (10)

図２− 17 −化学基礎・化学
３． 次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。ただし，水の凝固点は 0 ℃，モル凝固点降下は1.85〔K･kg/mol〕とする。

一般に，溶液を冷却していくと，溶媒の凝固点よりも低い温度で溶媒が凝固しはじめる。この現象を凝固点降下といい，溶媒と溶液の凝固点（溶液中の溶媒が凝固し始める温度）との差を凝固点降下度という。
液体を冷却していくと，凝固点よりも低い温度になっても凝固しないことがある。このような状態を（ア）という。凝固がはじまると，凝固熱が発生して，いったん温度が上昇する。溶媒の場合，凝固が進む間は冷却を続けても温度が一定に保たれる。このときの温度が溶媒の凝固点である。一方，溶液の場合，凝固が進む間も温度は一定にならず，徐々に温度が低下していく。
①
凝固点降下を利用して，道路に塩化カルシウム（CaCl2）をまくことで水の凝固点を下げ，路面の凍結を防ぐことができる。CaCl2 は完全に電離すると粒子数が（イ）倍になり，凝固点降下の効果が大きい。さらに，降雪後に CaCl2 を散布した場合も，CaCl2 は潮解性が強く，周囲からの水を吸収して（ウ）熱を発生するので，雪の一部を融解させて路面の凍結防止に役立つ。また，自動車のエンジンを冷却する冷却水にエチレングリコール（C2H4(OH)2）を添加することで水の凝固点を下げ，冷却水が凍結するのを防止している。

（１）文章中の（ア）〜（ウ）に当てはまる適切な語句または数字を答えなさい。

（２）下線部 ① の徐々に温度が低下していく理由を述べなさい。

（３）モル質量 M〔g/mol〕の非電解質の溶質 W2〔g〕を，溶媒 W1〔g〕に溶かした溶液の質量モル濃度 m〔mol/kg〕はどのように表されるかを書きなさい。

（４）水の凝固点を−0.100℃にするには，水100 g に何 g のエチレングリコールを溶かせばよい
かを有効数字 3 桁で求めなさい。ただし，必要があれば，原子量は，H ＝ 1.0，C ＝ 12.0，O ＝ 16.0を用いなさい。

（５）水100 g に塩化ナトリウム（NaCl）を0.0040 mol 溶かした溶液の凝固点は何℃になるかを有効数字 2 桁で求めなさい。ただし，塩化ナトリウムは水溶液中で完全に電離しているものとする。

（６）水50.0 g に塩化カルシウム（CaCl2）（式量：CaCl2 ＝ 111）を0.111 g 溶かした。塩化カルシウ
ムが水溶液中で完全に電離していると仮定した場合，溶液の凝固点は何℃になるかを有効数
字 3 桁で求めなさい。
− 18 −

化学基礎・化学（７）（６）の実験を行ったところ，実際の塩化カルシウム水溶液の凝固点は−0.100℃であった。このときの水溶液中での CaCl2 の電離度を有効数字 2 桁で求めなさい。

− 19 −

化学基礎・化学
４． 次の文章を読み，以下の問いに答えなさい。
衣料などに用いられる繊維には，天然繊維と化学繊維がある。天然繊維は，木綿，麻などの植物繊維と，絹，羊毛などの動物繊維に分類される。また，化学繊維には，合成高分子化合物を紡糸して繊維構造を形成した合成繊維，天然高分子を適切な溶媒に溶解した後，紡糸により繊維を再生した再生繊維，および，天然高分子を化学的に処理し，構造の一部を化学変化させてつくられた半合成繊維がある。
木綿や麻の主成分はセルロースである。セルロースは，（ア）が次々に縮合重合して，直鎖状に連なった構造を持つ分子であり，平行に並んだ分子間の（イ）結合によって，繊維を形成している。木材から得られるパルプは，セルロースを主成分とするが，繊維としては短いので，適当な溶媒に溶かした後に細孔から押し出して長い繊維として再生する。セルロースを水酸化ナトリウム水溶液でアルカリ処理した後，二硫化炭素と反応させると（ウ）というとても粘りのある赤橙色コロイド溶液が得られる。この（ウ）を細孔から希硫酸中に押し出すとセルロースが再生されて（エ）は広く衣料に利用されている。（エ）という繊維になる。（再生したものを（オウ）を薄い膜状に）といい，テープや包装材料などに使われる。

合成繊維には，縮合重合で合成されるナイロン，ポリエステル，（カ）重合で合成されるアクリル繊維，ビニロンなどがある。ビニロンは1939年に桜田一郎によって開発された日本初の合成繊維で，木綿によく似た性質を示す。ビニロンは次のような工程で作られる。
酢酸ビニルを（カ用させてけん化すると（）重合させてポリ酢酸ビニルをつくる。これに水酸化ナトリウム水溶液を作キ）が得られる。（

水に溶けやすい。そこで，その一部を（キ）は，分子中に親水性の（ケ ）で処理し，（コク）基を多く含み，）化すると，水に不溶な繊維であるビニロンが得られる。
また，超高分子量のポリエチレンから得られるポリエチレン繊維，アミド結合がベンゼン環を結①
びつけた構造からなるアラミド繊維などは，高強度が要求される用途に用いられている。

（１）文章中の（ア ）〜（コ ）に当てはまる適切な語句を答えなさい。なお，（ア）については異性体を区別した名称を答えなさい。

（２）セルロース（示性式：[C6H7O2(OH)3]n）をシュワイツアー試薬に溶かし，これを希硫酸中に噴出させてできる物質名とその示性式を書きなさい。

（３）セルロースに十分量の無水酢酸を作用させるとトリアセチルセルロースが生成する。トリアセ
チルセルロースの示性式を書きなさい。

− 20 −

させてできる物質名とその示性式を書きなさい。(各３)(３)セルロースに十分量の無水酢酸を作用させるとトリアセチルセルロースが生成する。トリアセ

化学基礎・化学

チルセルロースの示性式を書きなさい。(３)（４）セルロース81.0 g を無水酢酸と反応させて，すべてトリアセチルセルロースにした。このとき，(４)セルロース 81.0 g を無水酢酸と反応させて，すべてトリアセチルセルロースにした。このとトリアセチルセルロースは理論上何 g 生成するかを答えなさい。なお，答えは整数で書きなき，トリアセチルセルロースは理論上何 g 生成するかを答えなさい。なお，答えは整数で書きさい。また，必要があれば，原子量は，H ＝ 1，C ＝ 12，O ＝ 16を用いなさい。

なさい。また，必要があれば，原子量は，H＝1，C＝12，O＝16 を用いなさい。(７)（５）ポリ酢酸ビニル1.0 kg から，下記の繰り返し単位の化学構造を持つビニロンは，理論上(５)ポリ酢酸ビニル 1.0 kg から，下記の繰り返し単位の化学構造を持つビニロンは，理論上何 kg
何 kg 得られるかを有効数字 2 桁で求めなさい。また，必要があれば，原子量は，H ＝ 1，得られるかを有効数字 2 桁で求めなさい。また，必要があれば，原子量は，H＝1，C＝12，O＝C ＝ 12，O ＝ 16を用いなさい。

16 を用いなさい。(７)(６)下線部①のポリエチレン繊維の密度を測定したところ 0.97 g/cm3 であった。ポリエチレンの結33（６）下線部① のポリエチレン繊維の密度を測定したところ0.97であった。ポリエチレンの晶部分の密度を1.0 g/cm3，非結晶部分の密度を 0.85 g/cmg/cmとして，繊維の全体の質量におけ結晶部分の密度を1.0 g/cm3，非結晶部分の密度を0.85 g/cm3 として，繊維の全体の質量におる結晶部分の質量の割合〔％〕を有効数字 2 桁で求めなさい。ただし，ポリエチレン繊維は結ける結晶部分の質量の割合〔％〕を有効数字 2 桁で求めなさい。ただし，ポリエチレン繊維は晶部分と非結晶部分のみで構成されているものとする。(７)結晶部分と非結晶部分のみで構成されているものとする。

− 21 −