久留米大学医学部 2017年度入学試験 解答速報 化学
2017年2月1日 実施

1(1)2H+ + 2e− −−→ H2(2)電極 A で使用した金属 d（銀）のイオン化傾向が水素より小さく，希硫酸と反応しなかったから．

(3)ア）Bイ）ニッケル

(4)

分極

(5)

ウ）1.4 Vア）1.0 × 10−2 molエ）2Al + 3H2 SO4 −−→ Al2 (SO4 )3 + 3H2イ）9.0 × 10−2 gウ）1.1

解説

(1)

イオン化傾向が水素より大きい金属がイオン化することから反応が始まり，その極板で電子を出すので負極となり，Pt 極は正極となる．Pt 極に流れた電子を水中の水素イオンが受け取って水素を発生する．

(2)

イオン化傾向が水素より小さい Ag のみ希硫酸と反応できず，イオン化しないので電子を出さず，電池にならない．

(3)

正極と負極のイオン化傾向の差が大きい方が起電力が大きくなるので，a：Al，b：Zn，c：Ni と決まる．両電極を比較してイオン化傾向の大きい金属が負極となるので，正極は電極 B のニッケル．
. 1.4 V．電池
その際の起電力は条件 1 と条件 3 の電池の起電力の差となるので，1.68 − 0.26 = 1.42 =.
全体では負極でアルミニウムが硫酸に溶け，正極で水素が発生したので，反応式は 2Al + 3H2 SO4−−→ Al2 (SO4 )3 + 3H2 となる．

(4)

放電を始めてしばらくすると起電力が下がる現象を電池の分極という．原因としては，正極に発生する水素が極板に付着して水素イオンと電子の反応を妨げたり，部分的に水素濃度が上がることで逆起電力が生じたりすることが挙げられる．

(5)

112
1=mol なので，(1) の反応式より電池から取り出した電子322.4 × 10
20011の物質量はその 2 倍となり，×2== 1.0 × 10−2 mol．
2001001イ）金属の質量減少の反応は，Al −−→ Al3+ + 3e− なので，1.0 × 10−2 ×× 27 = 9.0 × 10−2 g380
= 1.6 × 10−2 mol．反応で消費した水素イウ）元から存在する水素イオンは，2 × 0.1 ×
1000
オンは流れた電子と同じで 1.0 × 10−2 mol．よって反応後の水素イオン濃度 [H+ ] は，[H+ ] =()(1.6 − 1.0) × 10−233−1−1=×10mol/L
なので，
pH=−log×10= 1 − log 3 + 2 log 2 =80441000. 1.11.12 =.
ア）発生した水素が2(1)

A：炭酸カルシウム(2)③

C：塩化ナトリウム

F：水酸化カルシウム

2NaHCO3 −−→ Na2 CO3 + CO2 + H2 O
2NH4 Cl + Ca(OH)2 −−→ CaCl2 + 2NH3 + 2H2 O⑤

4 種のイオン：Na+ ，NH4 + ，Cl− ，HCO3 −(3)

これらのイオンの組合せで生成する 4 種の塩の中で NaHCO3 の溶解度が最も小さいから．
主成分が塩酸である胃酸が過剰に分泌されて胃痛の症状が出るのを NaHCO3 によって中和して酸(4)NaHCO3 + HCl −−→ NaCl + CO2 + H2 O性を抑える．
風解(5)

(6)

Na2 CO3 ：2.12 × 103 kg

NH3 ：9.97 × 105 L（9.97 × 102 m3 ）解説(1)〜(3)アンモニア・ソーダ法（ソルベー法）についての問題である．各段階の反応は以下の通り．

①

炭酸カルシウム（物質 A）を熱分解して，酸化カルシウムと二酸化炭素（物質 B）を得る．
CaCO3 −−→ CaO + CO2②

塩化ナトリウム（物質 C）の飽和水溶液にアンモニアを充分に吸収させてから二酸化炭素（物質 B）を吹き込むと炭酸水素ナトリウム（物質 D）と塩化アンモニウム（物質 E）が生成し，そのうち炭酸水素ナトリウム（物質 D）は沈殿物として得られる．
NaCl + H2 O + NH3 + CO2 −−→ NaHCO3 ↓ + NH4 Cl
この際，溶液中には Na+ ，NH4 + ，Cl− ，HCO3 − の 4 種のイオンが存在するが，それらの組合せのうち最も溶解度の小さい NaHCO3 が沈殿することで反応が進む．

③

沈殿した炭酸水素ナトリウム（物質 D）を分離して加熱すると炭酸ナトリウムが得られる．
この熱分解の際に生成した二酸化炭素（物質 B）は②の反応に利用される．
2NaHCO3 −−→ Na2 CO3 + H2 O + CO2④①の反応で生成した酸化カルシウムと水を反応させ，水酸化カルシウム（物質 F）を得る．
CaO + H2 O −−→ Ca(OH)2⑤②の反応で生成した塩化アンモニウム（物質 E）と④の反応で生成した水酸化カルシウム（物質 F）とを反応させ，アンモニアを回収する．
2NH4 Cl + Ca(OH)2 −−→ CaCl2 + 2H2 O + 2NH3(4)NaHCO3 は炭酸よりも強い酸と弱酸遊離反応を起こすため，過剰分泌された胃酸を抑える制酸剤として利用される．

(5)水溶液より結晶化させた炭酸ナトリウムは Na2 CO3 ·10H2 O の無色透明の結晶であるが，この結晶を空気中に放置すると Na2 CO3 ·10H2 O −−→ Na2 CO3 ·H2 O の変化により白色粉末となる．この現象を風解という．

(6)

2340
1.
×× 106 = 2120 =.
58.5
232.12 × 10 kg．また，②の反応式より必要なアンモニアは塩化ナトリウムと等モルで，その体積は全体では 2NaCl −−→ Na2 CO3 のモル関係より，生成する Na2 CO3 は2340 × 103
× 8.31 × 103 × 300. 9.97 × 105 L
58.5= 9.972 × 105 =.
1.00 × 105

3NH2(1)

分液漏斗

A：

(2)

OH
B：

CH3C：

ONaCO

O
CH3 C

NH2(3)

NH

CH3 CO
OH
(4)
CO

O
C

CH3C
O

O −−→+ONa+ CH3OH

OH
OH + CH3 -OH −−→(5)アニリン，o–キシレン(6)

無水フタル酸

(7)

①C

②DO
C
O

CH3+ H2 O

理由：構造内にフェノール性ヒドロキシ基をもたないため．

③B

解説

(2)

分離系統図は次の通りになる．
混合溶液

NH2CH3，CH3，OH，

CH3OH

OHCO+ HClaq
水層１エーテル層１NH3 Cl

CH3CH3，CH3OH，OHOH

CO+ NaOHaq ，エーテル+ NaHCO3 aq
エーテル層２水層２CH3NaClCH3，CH3OH+ NaOHaq

エーテル層 A

水層 BNH2水層 COH

エーテル層 D

CH3CH3ONaCH3ONaCO(3)A 層からジエチルエーテルを蒸発させたのちに残った液体はアニリンである．

(4)

B 層に塩酸を加えてろ過して得られる白色固体はサリチル酸である．

(6)D 層からジエチルエーテルを蒸発させたのち残った液体は o–キシレンであり，これを V2 O5 触媒で酸化すると無水フタル酸が生成する．

(7)① 1–ナフトールは o–クレゾール同様にフェノール性ヒドロキシ基を持つため，C に分離される．
② シクロヘキサンは o–キシレン同様に官能基を持たないため，D に分離される．
③ 安息香酸はサリチル酸同様にカルボキシ基を持つため，B に分離される．

講評
かなり素直な解きやすい問題ばかりで難問は全くない．合格には 8 割 5 分は必要．

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