医学部専門予備校 YMS 医学部進学予備校メビオ

解答速報

近畿大学医学部（後期） 化学

2020年 3月 1日実施

Ⅰ
問1(a) 2NH4 Cl + Ca(OH)2 −−→ CaCl2 + 2NH3 + 2H2 O(b) 炭酸水素カルシウム Ca(HCO3 )2(d) 4NH3 + 5O2 −−→ 4NO + 6H2 O(c)(ウ), (カ)(e)

銀原子：陽子数 47，11 族，第 5 周期(f) 銀と希硝酸：3Ag + 4HNO3 −−→ 3AgNO3 + 2H2 O + NO
銅と濃硝酸：Cu + 4HNO3 −−→ Cu(NO3 )2 + 2H2 O + 2NO22) Ag2 O + 4NH3 + H2 O −−→ 2[Ag(NH3 )2 ]OH(g) 1) Ag2 O4) ジアンミン銀（Ⅰ）イオン(h) Cu + 2H2 SO4 −−→ CuSO4 + 2H2 O + SO23) AgCl(i) H2 SO3
問2(j) (ウ)(m) B, Si, H(a) 0.205 %188O(c)1 β2 陽子Na2 SO3 + H2 SO4 −−→ Na2 SO4 + H2 O + SO2(k)(l) 酸化剤

99.757 %
4 核融合

(イ)5)

168O

0.038 %

(d)

60
28 Ni

178O(e)(b)
433 個

He, 中性子

解説
問1(g) 5)

配位子になれるのは非共有電子対を持つ物質に限る．Cl− , H2 O, CN− , OH− は非共有電子対を持っており実際に配位子になるが，NH4 + は非共有電子対を持たず配位できない．

(l) SO2 は通常は還元剤として SO4 2− になるのだが，H2 S と反応するときは酸化剤として SO2 + 4H+ +4e− −−→ S + 2H2 O の反応を起こす．
(m) まず Ge は非金属ではなく金属である．他は非金属であるが，電気陰性度は O(3.0), B(2.0), Si(1.9),
H(2.1), I(2.7) になっている．I 以外は周期表の位置から S との大小が判断できる．
問2(a)16168 O が圧倒的に多いのはわかるだろうが，他の存在率は難しい．せめて 8 O の相対質量が 15.995 と教えてくれれば見当もつくのだが．

(e) 重水素と三重水素が核融合すると形の上では 52 He になるのだが，これは不安定で 42 He と中性子 10 n に分かれてしまう．これも高度な知識．

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ⅡCH3
問1(a) A：

OH B：

D：

CH

SO3 H G：Cl

CH3(b) ① (ケ) ② (オ) ③ (イ) ④ (エ)NH2 + NaNO2 + 2HCl −−→(c) ジアゾ化(d) 1)

N+ NCl− + NaCl + 2H2 O

カップリング

HOHO+ NaOH −−→

N+ NCl− +H3 C
N+2)SO3 −N N

H3 C+ NaCl + H2 O

N N

HOH
O2 N

(e) 1)

水素（H2 ）

NO23) o, p–配向性

2)4)

2,4,6–トリブロモフェノール

NO2

問2(a)

OH + (CH3 CO)2 O −−→5) FeCl36)

1 共重合

2 酸性(c) 1)

6 等電点

3 水素イオン

7 双性イオンO C CH3 + CH3 COOHO
5 塩基性4 ナトリウムイオン

2) (オ)(b) 92 g

SO3 − H3 N+ CH C OH
CH3 O3)

解説
問1(a)(b) フェノールの製法は以下の通り
クメン法

CH2 =CH–CH3−−−−−−−−−−−−−→
付加

CH3CH3−−−−−−→

CH3CH −−−−→C O OH

酸化CH3

OH + CH3 C CH3O

熱分解

ベンゼンスルホン酸ナトリウムのアルカリ融解

H2 SO4−−−−−−−→NaOH
SO3 H −−−−−→

スルホン化−−−−−−−→
弱酸遊離

中和

NaOH
SO3 Na −−−−−−−−−−→
アルカリ融解ONaOH

クロロベンゼンの加水分解

Cl2 /Fe−−−−−−−−−→
クロロ化

NaOHaq ・高温高圧
Cl −−−−−−−−−−−−−−−−−→
加水分解

ONa −−−−−−−−−→
弱酸遊離

OH医学部進学予備校メビオ
塩化ベンゼンジアゾニウムの加水分解
混酸Sn + HCl
NO2 −−−−−−−→−−−−−−−→

還元

ニトロ化−−−−−−→ジアゾ化・氷冷

N2 ClOH

加水分解(d)

NaNO2 + HCl
NH3 Cl −−−−−−−−−−−→

1) 2− ナフトールがカップリングする際は 1 位の部分が反応に寄与し 1–フェニルアゾ–2–ナフトールを生じる．

2) 分子式と 2 個のベンゼン環のパラ位にそれぞれ置換基を持ち，そのうち一つの置換基はスルホン酸ナトリウムであることからメチルオレンジの構造は以下の通りと想像できる．

H3 C
N

N N

SO3 NaH3 C
これが酸性溶液中では以下の構造になるが，一般的な受験生が正解するのは厳しいと思われる．

H3 C
N+

SO3 −

N N

H3 C

H(e) 各操作で起こっている反応は以下の通り．
操作 12

OH + 2 Na −−→ 2+ONa

H2OH
O2 N
操作 2NO2OH + 3HNO3 −−→+3H2 ONO2OH
Br
操作 3BrOH + 3Br2 −−→+3HBr

Br
操作 5OH + (CH3 CO)2 O −−→

O C CH3 + CH3 COOH

O3） 操作 2 ではフェノール性ヒドロキシ基の o 位と p 位の水素原子が置換反応を起こしている．
問2(a) 単独でも付加重合可能なエチレン誘導体を複数種混ぜて重合することを共重合という．スチレンと p–ジビニルベンゼンの共重合体はイオン交換樹脂の骨格となる．スチレンのベンゼン環の水素原子を酸性の–SO3 H に置換したものが陽イオン交換樹脂で，ここにイオン性物質の水溶液を流すと，スルホ基の Hが水素イオンとして電離し，溶液中の陽イオン（食塩水であればナトリウムイオン）が吸着される．それに対し，スチレンのベンゼン環の水素原子を塩基性のトリメチルアンモニウム基に置換したものは陰イオン交換樹脂として利用される．

(b) 付加重合は重合反応時に副産物がないので，生成した重合体の質量は，スルホン化されたスチレン(C8 H8 SO3 = 184)，スルホン化されなかったスチレン (C8 H8 = 104)，p–ジビニルベンゼン (C10 H10 =130) の 3 つの質量の合計となる．
5260
使用したスチレンは= 0.50 mol で，そのうちスルホン化されたのが 0.50 ×= 0.30 mol，さ104100
2
れなかったのが 0.50 − 0.30 = 0, 20 mol，p–ジビニルベンゼンが 0.50 ×= 0.125 mol なので，求め8.
る値は，184 × 0.30 + 104 × 0.20 + 130 × 0.125 = 92.25 =. 92 g(c) 1), 2)

アミノ酸の電荷が 0 になる pH を等電点といい，それよりも酸性だとアミノ基がイオン化し，カルボキシ基が遊離した陽イオンに，塩基性だとアミノ基が遊離し，カルボキシ基がイオン化した陰イオ医学部進学予備校メビオンが過剰になる．また酸性アミノ酸のグルタミン酸の等電点は酸性側に（3.2），塩基性アミノ酸のリシンの等電点は塩基性側に（9.7），中性アミノ酸のアラニンの等電点は中性付近に（6.0）存在する．pH = 2.0
ではすべてのアミノ酸が陽イオンとなっており陽イオン交換樹脂に吸着されるが，流す溶液の pH を上げていき等電点になると双性イオンが最も多くなり，さらに pH が超えると陰イオンが過剰となるので，陽イオン交換樹脂との吸着力がなくなり流出してくる．よって等電点の小さいものから順に流出してくることになる．

3)

アラニンの陽イオンがイオン交換樹脂中の –SO3 − と結合している様子を図示すればよい．

Ⅲ問1(a) 電極 C：4OH− −−→ O2 + 2H2 O + 4e−(b) 6.0 × 10−2 mol+(c)(e) 電極 F：Ag + e(f) 0.28 L問2Ag

2895 秒電極 G：2Cl− −−→ Cl2 + 2e−(h)30 mL

1.91 g− −−→(g) 1.53(a)1 酸化還元2 酸化(b)4 Zn −−→ Zn2+ + 2e−(c)6 Cu2+

7 SO4 2−(d)10 (オ)

11 (コ)

電極 D：2H2 O + 2e− −−→ H2 + 2OH−(d)3 還元
5 Cu2+ + 2e− −−→ Cu

8 Zn2+12 (ウ)

(e)

1.162

解説
問1

［操作 1］ 回路Ⅰの各電極で起こる反応は以下のとおり．
電解槽 1

電解槽 2

A：2H2 O −−→ O2 + 4H+ + 4e−

C：4OH− −−→ O2 + 2H2 O + 4e−
D：2H2 O + 2e− −−→ H2 + 2OH−

B：Cu2+ + 2e− −−→ Cu
よって流れた電子を n1 mol とおくと，電解槽 2 で発生した気体の合計から，
111.0 × 105 × 1.1205
n1 +n1 =428.3 × 103 × 300−2を解いて，n1 = 6.0 × 10mol である．

したがって通電時間は，2.0 × t1 = 9.65 × 104 × 6.0 × 10−2 を解いて，t1 = 2895 秒［操作 2］ 回路Ⅱの各電極で起こる反応は以下のとおり．
電解槽 3電解槽 4

E：2H2 O −−→ O2 + 4H + 4e
F：Ag+ + e− −−→ Ag+−

G：2Cl− −−→ Cl2 + 2e−
H：Cu2+ + 2e− −−→ Cu

2.0 × 3.86 × 103= 8.0 × 10−2 mol である．
9.65 × 104
1.27
電極 B の質量増加より，このうちの× 2 = 4.0 × 10−2 mol が回路Ⅰに，残りの 8.0 ×63.5
10−2 − 4.0 × 10−2 = 4.0 × 10−2 mol が回路Ⅱに流れたことがわかる．
1.62
回路Ⅱに流れた電子のうち，電解槽 3 に流れた電子は電極 F の質量増加より= 1.5 × 10−2108mol ，電解槽 4 に流れた電子は 4.0 × 10−2 − 1.5 × 10−2 = 2.5 × 10−2 mol である．
1
したがって，電極 G で発生した気体 Cl2 の標準状態における体積は 2.5×10−2 ××22.4 = 0.282L となる．
4= 1.5 × 10−2 mol であることから，また，電解槽 3 で生じた水素イオン H+ は 1.5 × 10−2 ×41.5 × 10−2
[H+ ] == 3.0 × 10−2 mol/L
500
回路全体に流れた電子は1000

医学部進学予備校メビオとなっており，pH = 2 − log10 3 = 1.53 となる．
［操作 1］および［操作 2］の終了後，電解槽 1 にはトータルで 6.0 × 10−2 + 4.0 × 10−2 = 1.0 × 10−1 molの電子が流れたことになる．したがって電解槽 1 の電解液 500 mL 中で生じた水素イオン H+ は 1.0 × 10−1mol であり，そのうち 45 mL を取り出して中和するのに要する 0.3 mol/L 水酸化ナトリウム水溶液を v mLとすると，1.0 × 10−1 ×問245v= 0.3 ×=⇒ v = 30 mL
500
1000

電池とは酸化還元反応で生じる化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であり，負極で酸化反応がおこり電子が放出され，回路をとおって正極に流れ込み，正極で還元反応が起こる．
ダニエル電池ではイオン化傾向の大きい亜鉛が負極となり，Zn −−→ Zn2+ + 2e−
イオン化傾向の小さい銅が正極となり，Cu2+ + 2e− −−→ Cuという反応が起こる．すなわち，負極活物質（負極において電子を放出する物質）は Zn ，正極活物質（正極で電子を受け取る物質）は Cu2+ である．
反応にともなって負極側の溶液では Zn2+ イオンが増加し，正極側の溶液では Cu2+ が消費されて SO4 2−イオンが過剰となるため，電気的釣り合いを保つべくイオンの移動が起こる．すなわち，素焼き板を通ってSO4 2− が負極側へ，Zn2+ が正極側へ移動する．
電池の起電力は電極間の電極電位の差で計算することができるが，水溶液の濃度が変化したときの電極電位は以下のネルンストの式で求めることができる．

2.303RT
log10 [Mn+ ]nF
これに R = 8.3 J/(K·mol) , F = 9.65 × 104 J/(V·mol) , T = 298 K を代入すると，0.0593...
log10 [Mn+ ]E = E0 +n
E = E0 +となるため，正極，負極についてこの式を用いてその差をとると，

E = [E 0 (正極) − E 0 (負極)] +0.059[Mn+ ](正極)log10n[Mn+ ](負極)が求まる．
したがって [Mn+ ](正極) = [Cu2+ ] = 2 × 10−1 mol/L ，[Mn+ ](負極) = [Zn2+ ] = 2 × 10−3 mol/L のダニエル電池について起電力を計算すると，[E 0 (正極) − E 0 (負極)] = 1.103 V であることから，

E = 1.103 +となる．

0.059
2 × 10−1log10= 1.162 V
22 × 10−3

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講評Ⅰ

問 1 ［無機］（標準）ほとんどはよく知っているはずの無機知識問題であるが，S と I の電気陰性度の大小など，ところどころマニアックな出題があってそれを正解するのは難しい。しかしそこを捨てたとしても 8割以上は取れる出題である。
問 2 ［原子の構造・核反応］（やや難）酸素の安定同位体の存在率の大小，重水素と三重水素の核融合反応などを知っている受験生はほとんどいないのではないか。

Ⅱ

問 1 ［芳香族化合物の反応］（易）メチルオレンジの構造式以外は基本的で落とせない平易な問題ばかり。構造式で答えるのか名称で答えるのかなどの初歩的ミスを防いでいかに失点しないかが重要。
問 2 ［イオン交換樹脂］（標準）イオン交換樹脂の原理や関連する計算問題，およびアミノ酸の電離状態の問題であったが，どれも基本的で得点可能なものばかりであった。高分子の範囲は苦手な受験生も多いことからしっかりと得点して差をつけたい問題である。

Ⅲ

問 1 ［電気分解］（標準）直列電解と並列電解の混合された回路で, かつスイッチによる操作があったため戸惑った受験生もいたかもしれないが, しっかりと追いかけて取り組みたい問題である。計算は綺麗に割り切れるように設定してくれていた。(h) では操作 1 と操作 2 で生じた水素イオンの合計が中和されることに注意したい。
問 2 ［電池と標準電極電位］（やや難）(d) と (e) の設問で差がついたとは思えない。(a)〜(c) が出来ていれば十分だろう。

Ⅰの問 2 やⅢの問 2 など知っていないとどうしようもない（差がつきそうにない）設問と，Ⅰの問 1 など知っていなければならない（落とせない）設問がはっきりとわかれる出題であった。後者についてはもちろん失点をおさえた上で，Ⅱの問 2 やⅢの問 1 で差が付きそう。一次合格の目標としては 70 % 。

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