化 学 基 礎&解答番号'１〜１５()

必要があれば，原子量は次の値を使うこと。

H

１．
０

C

N １４１２O １６Fe ５６

第１問

次の問い（問１〜１０）に答えよ。
（配点 ３０）

問 １ オキソニウムイオン H３O＋ 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。

!

イオン%個がもつ電子の数は１１個である。

"

非共有電子対を%組もつ。

#

H と O の間の結合はいずれも共有結合である。

$

三角錐形の構造をとる。

１すい

問 ２ ヘリウム He，ネオン Ne，アルゴン Ar 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。

!

いずれも，常温・常圧で気体である。

"

原子半径は，He ＜ Ne ＜ Ar の順に大きい。

#

イオン化エネルギーは，He ＜ Ne ＜ Ar の順に大きい。

２$ He は空気より密度が小さく，燃えないため，風船や飛行船に使われる。

― ２２ ―（２１０７―２２）

化学基礎
問 ３ 臭素 Br には質量数が７９と８１の同位体がある。１２C の質量を１２としたときの，それらの相対質量と存在比（％）を表%に示す。臭素の同位体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，後の!〜$のうちから一つ選べ。

３表%

Br と ８１Br の相対質量と存在比
相対質量存在比（％）

７９７８．
９５１８１８０．
９４９BrBr!

７９臭 素 の 原 子 量 は，７９Br と ８１Br の 相 対 質 量 と 存 在 比 か ら 求 め た 平 均 値である。

"

７９#

７９$

７９Br と ８１Br の化学的性質は大きく異なる。
Br と ８１Br の中性子の数は異なる。
Br と ８１Br からなる臭素分子 Br２ は，おおよそ７９Br７９Br：７９Br８１Br：８１Br８１Br＝%：&：%の比で存在する。

― ２３ ―（２１０７―２３）

化学基礎
問 ４ 洗剤に関する次の文章中の下線部〜に誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

４セッケンなどの洗剤の洗浄効果は，その主成分である界面活性剤の構造や性質と関係する。界面活性剤は，水になじみやすい部分と油になじみやすい（水になじみにくい）部分をもつ有機化合物である。そして，水に溶けない油汚れなどを， 油になじみやすい（水になじみにくい）部分が包み込み，繊維などから水中に除去する。この洗浄の作用は，界面活性剤の濃度がある一定以上のときに形成される，界面活性剤の分子が集合した粒子と関係する。そのため，
 界面活性剤の濃度が低いと洗浄の作用は十分にはたらかない。一方， 適
切な洗剤の使用量があり，それを超える量を使ってもその洗浄効果は高くならない。またセッケンの水溶液は  弱酸性を示す。加えて，カルシウムイオンを多く含む水では洗浄力が低下する。洗剤の構造や性質を理解して使用することは，環境への影響に配慮するうえで重要である。

!

"#― ２４ ―$（２１０７―２４）

化学基礎
問 ５ 次の反応ア〜エのうち，下線を付した分子やイオンが酸としてはたらいているものはどれか。正しく選択しているものを，後の!〜&のうちから一つ選べ。

５ア−−CO３２− ＋ H２O "#!" HCO３ ＋ OH

イ−
CH３COO− ＋ H２O "#!" CH３COOH ＋ OH

ウ＋２−
HSO４− ＋ H２O "#!" SO４ ＋ H３O

エ＋NH４＋ ＋ H２O "#!" NH３ ＋ H３O!

ア，イ"ア，ウ#ア，エ$イ，ウ%イ，エ&ウ，エ

問 ６ ともに質量パーセント濃度が０．
１０％ で体積が１．
０ L の硝酸 HNO（３ 分子量６３）の水溶液 A と酢酸 CH３COOH（分子量６０）の水溶液 B がある。これらの水
０，CH３COOH の電離度を０．
０３２とし，溶液の密溶液中の HNO３ の電離度を１．
度をいずれも１．
０ g/cm３ とする。このとき，水溶液 A と水溶液 B について，電離している酸の物質量の大小関係，および過不足なく中和するために必要な０．
１０mol/L の水酸化ナトリウム NaOH 水溶液の体積の大小関係の組合せとし６て最も適当なものを，次の!〜&のうちから一つ選べ。

電離している酸の物質量中和に必要なNaOH 水溶液の体積!

A＞

B

A＞

B

"A＞

B

A

＜B

#A＞

B

A

＝B

$A＜B

A＞

B%A＜BA＜B&A＜B

A＝B― ２５ ―（２１０７―２５）

化学基礎
問 ７ 濃度のわからない水酸化ナトリウム水溶液 A がある。０．
０５００mol/L の希硫
酸１０．
０ mL をコニカルビーカーにとり，A をビュレットに入れて滴定したとこ
ろ，A を８．
００mL 加えたところで中和点に達した。A のモル濃度は何 mol/Lmol/Lか。最も適当な数値を，次の!〜$のうちから一つ選べ。

７! ０．
０１２５

$ ０．
２５０

" ０．
０６２５

# ０．
１２５

問 ８ 次の記述のうち，下線を付した物質が酸化を防止する目的で用いられているものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

鉄板の表面を，亜鉛 Zn でめっきする。

"

飲料用の水を，塩素 Cl２ で処理する。
せんべい#$８煎餅の袋に，生石灰 CaO を入れた袋を入れる。
パンケーキの生地に，重曹（炭酸水素ナトリウム）NaHCO３ を加える。

問 ９ 鉄 Fe は，式に従って，鉄鉱石に含まれる酸化鉄（Ⅲ）Fe２O３ の製錬によって工業的に得られている。

Fe２O３ ＋(CO !" 'Fe ＋(CO２

０ ％ の鉄鉱石がある。この鉄鉱石
Fe２O３ の含有率（質量パーセント）が４８．
１０００kg から，式によって得られる Fe 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，鉄鉱石中の Fe はすべて Fe２O３として存在し，鉄鉱石中の Fe２O３ はすべて Fe に変化するものとする。
９! １６．
８kg

" ３３．
６

# ８４．
０― ２６ ―

$ １６８% ３３６& ４８０（２１０７―２６）

化学基礎
問１０ 金属 A の板を入れた A の硫酸塩水溶液と，金属 B の板を入れた B の硫酸塩水溶液を素焼き板で仕切って作製した電池を図%に示す。素焼き板は，両方の水溶液が混ざるのを防ぐが，水溶液中のイオンを通すことができる。この電池の全体の反応は，式によって表される。

A ＋ B２＋ !" A２＋ ＋ B

この電池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，後の!〜$のうちから一つ選べ。

金属Bの板

金属Aの板

素焼き板

Ａの硫酸塩水溶液
図%１０

Ｂの硫酸塩水溶液

電池の模式図!

金属 A の板は負極としてはたらいている。

"&mol の金属 A が反応したときに，%mol の電子が電球を流れる。

#

反応によって，B２＋ が還元される。

$

反応の進行にともない，金属 A の板の質量は減少する。

― ２７ ―（２１０７―２７）

化学基礎第２問

エタノール C２H５OH は世界で年間およそ%億キロリットル生産されており，その多くはアルコール発酵を利用している。アルコール発酵で得られる溶液のエタノール濃度は低く，高濃度のエタノール水溶液を得るには蒸留が必要である。
エタノールの性質と蒸留に関する，次の問い（問１〜３）に答えよ。（配点 ２０）

問 １ エタノール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!

水溶液は塩基性を示す。

"

固体の密度は液体より大きい。

#

完全燃焼すると，二酸化炭素と水が生じる。

$

燃料や飲料，消毒薬に用いられている。

問 ２ 文献によると，圧 力１．
０１３×１０５ Pa で２０℃ の エ タ ノ ー ル１００g お よ び 水
１００g を，単位時間あたりに加える熱量を同じにして加熱すると，それぞれの液体の温度は図%の実線 a および b のように変化する。t１，t２ は残ったエタノールおよび水がそれぞれ５０g になる時間である。一方，ある濃度のエタ
ノール水溶液１００g を同じ条件で加熱すると，純粋なエタノールや水と異なり，水溶液の温度は図%の破線 c のように沸騰が始まったあとも少しずつ上昇する。この理由は，加熱により水溶液のエタノール濃度が変化するためと考えられる。図%の実線 a，b および破線 c に関する記述として下線部に誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。
１２― ２８ ―（２１０７―２８）

化学基礎
b水

液体の温度(℃)

100c エタノール水溶液a エタノール

8060402000t1t2
加熱時間

エタノール（実線 a）と水（実線 b），ある濃度のエタノール水溶液（破線 c）の加熱による温度変化

図%!

エタノールおよび水の温度を２０℃ から４０℃ へ上昇させるために必要な熱量は，水の方がエタノールよりも大きい。
"

エタノール水溶液を加熱していったとき，時間 t１ においてエタノールは水溶液中に残存している。

#

純物質の沸点は物質量に依存しないので，水もエタノールも，沸騰開始後に加熱を続けて液体を蒸発させても液体の温度は変わらない。

$

エタノール５０g が水５０g より短時間で蒸発することから，%g の液体を蒸発させるのに必要な熱量は，エタノールの方が水より大きいことがわかる。

― ２９ ―（２１０７―２９）

化学基礎
問 ３ エタノール水溶液（原液）を蒸留すると，蒸発した気体を液体として回収した水溶液（蒸留液）と，蒸発せずに残った水溶液（残留液）が得られる。このとき，蒸留液のエタノール濃度が，原液のエタノール濃度によってどのように変化するかを調べるために，次の操作Ⅰ〜Ⅲを行った。

操作Ⅰ試料として，質量パーセント濃度が１０％ から９０％ までの#種類のエタノール水溶液（原液 A〜I ）をつくった。
操作Ⅱ

蒸留装置を用いて，原液 A〜I をそれぞれ加熱し，蒸発した気体をす!
#の蒸留液との残留液を得た。
べて回収して，原液の質量の１０１０
原加熱

蒸留液＋ 残留液得られた蒸留液のエタノール濃度を測定した。

蒸留液中のエタノールの質量パーセント濃度(％)

操作Ⅲ液1009080706050403020100102030405060708090ABCDEFGHI

原液中のエタノールの質量パーセント濃度(％)

図"

原液 A〜I 中のエタノールの質量パーセント濃度と蒸留液中のエタノールの質量パーセント濃度の関係― ３０ ―（２１０７―３０）化学基礎
図'に，原液 A〜I を用いたときの蒸留液中のエタノールの質量パーセント濃度を示す。図'より，たとえば質量パーセント濃度１０％ のエタノール水溶液（原液 A）に対して操作Ⅱ・Ⅲを行うと，蒸留液中のエタノールの質量パーセント濃度は５０％ と高くなることがわかる。次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

ａ

操作Ⅰで，原液 A をつくる手順として最も適当なものを，次の!〜$のう ち か ら 一 つ 選 べ。た だ し，エ タ ノ ー ル と 水 の 密 度 は そ れ ぞ れ

０．
７９g/cm３，１．
００g/cm３ とする。

１３!

エタノール１００g をビーカーに入れ，水９００g を加える。

"

エタノール１００g をビーカーに入れ，水１０００g を加える。

#

エタノール１００mL をビーカーに入れ，水９００mL を加える。

$

エタノール１００mL をビーカーに入れ，水１０００mL を加える。

ｂ

原液 A に対して操作Ⅱ・Ⅲを行ったとき，残留液中のエタノールの質量パーセント濃度は何％か。最も適当な数値を，次の!〜%のうちから一つ選べ。

１４％

" ５．
０４! ４．

ｃ

# ５．
６

$ ６．
７% １０

蒸留を繰り返すと，より高濃度のエタノール水溶液が得られる。そこで，
操作Ⅱで原液 A を蒸留して得られた蒸留液&を再び原液とし，操作Ⅱと同様にして蒸留液'を得た。蒸留液'のエタノールの質量パーセント濃度は何％か。最も適当な数値を，後の!〜%のうちから一つ選べ。

原液 A

加熱蒸留液&

原! ６４" ７２％＋ 残留液&
加液

１５# ７８― ３１ ―熱蒸留液'

$ ８２＋残留液'% ９１（２１０７―３１）