化学%解答番号&１〜３１'(

必要があれば，原子量は次の値を使うこと。

H１．
０Li

６．
９C１２N１４O１６S

３２５Cl ３５．

Mn５５Zn ６５Ag １０８

Ni ５９Cu ６４

気体は，実在気体とことわりがない限り，理想気体として扱うものとする。

第１問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）

問 １ 次のイオンのうち，配位結合してできたイオンとして適当でないものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

NH４＋

"

H３O＋

１＋
# ［Ag（NH３）
２］

$

HCOO−

― ２８ ―（２１０８―２８）化学

問 ２ 温度１１１K，圧力１．
０ ×１０５ Pa で，液体のメタン CH（の密度は４ 分子量 １６）０．
４２g/cm３ である。同圧でこの液体１６g を３００K まで加熱してすべて気体にしたとき，体積は何倍になるか。最も適当な数値を，次の!〜$のうちから一つ選べ。ただし，気体定数は R ＝８．
３ ×１０３ Pa・L/（K・mol ）とする。
２倍! ６．
５ ×１０２" １．
３ ×１０３― ２９ ―# １．
０ ×１０４$ ９．
６ ×１０５（２１０８―２９）化学

問 ３ 水に入れてよくかき混ぜたグルコース，砂，およびトリプシン（水中で分子コロイドになる）のうち，ろ紙を通過できるものと，セロハンの膜を通過できるものの組合せとして最も適当なものを，次の!〜)のうちから一つ選べ。
３

ろ紙を通過できるもの

セロハンの膜を通過できるもの!

グルコース，砂

グルコース"

グルコース，砂砂#グルコース，砂グルコース，砂$グルコース，トリプシン

グルコース%

グルコース，トリプシン

トリプシン&グルコース，トリプシン

グルコース，トリプシン'

砂，トリプシン砂(砂，トリプシントリプシン)

砂，トリプシン砂，トリプシン― ３０ ―（２１０８―３０）化学

問 ４ 水 H２O（分子量 １８）に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

ａ

図&は水の状態図である。水の状態変化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。

４2.21 × 10 7

液体
圧力(Pa)

固体
1.01 × 10 5
6.11 × 10 2
6.10 × 10 2

気体

0 0.01100374

温度(℃)
図&

水の状態図

!

'×１０２ Pa の圧力のもとでは，氷は%℃ より低い温度で昇華する。

"%℃のもとで，１．
０１×１０５ Pa の氷にさらに圧力を加えると，氷は融解する。

# ０．
０１℃，６．
１１×１０２ Pa では，氷，水，水蒸気の三つの状態が共存できる。
$(×１０４ Pa の圧力のもとでは，水は１００℃ より高い温度で沸騰する。

― ３１ ―（２１０８―３１）

学
図'は１．
０１×１０５ Pa の圧力のもとでの氷および水の密度の温度変化を表ｂしたものである。この図から読み取れる内容として正しいものはどれか。最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

５1.000水密度(g/cm 3 )

化

0.999

0.918

0.917

氷

−40481216

温度(℃)
図' １．
０１×１０５ Pa の圧力のもとでの氷および水の密度の温度変化（破線は過冷却の状態の水の密度を表す）!

%℃ での氷&g の体積は同温での水&g の体積よりも小さい。

"

氷の密度は%℃ で最大になる。

# １２℃ での水の密度は，−(℃ での過冷却の状態の水の密度よりも大きい。
$

断熱容器に入った(℃ の水の液面をゆっくりと冷却すると，温度の低い水が下の方へ移動する。

― ３２ ―（２１０８―３２）

化

学

ｃ １．
０１×１０５ Pa の圧力のもとにある'℃ の氷５４g がヒーターとともに断熱容器の中に入っている。ヒーターを用いて６．
０ kJ の熱を加えたところ，氷の一部が融解して水になった。残った氷の体積は何 cm３ か。最も適当な数値
０ kJ/mol とを，次の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，氷の融解熱は６．
し，加えた熱はすべて氷の融解に使われたものとする。また，氷の密度は
cm３図(から読み取ること。

６! １８" １９# ２０

$ ３６% ３９& ４０― ３３ ―（２１０８―３３）

化

学

第２問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）問 １ 市販の冷却剤には，硝酸アンモニウム NH４NO（が水に溶解するときの吸３ 固）
熱反応を利用しているものがある。この反応のエネルギー図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，太矢印は反応の進行方向を示す。

７

Ǐǐ

(高)

NH4NO3 aq(高)
エネルギー

エネルギー

NH4NO3(固)＋ aq

NH4NO3(固)＋ aq

(低)

(低)

Ǒǒ

(高)

NH4NO3(固)＋ aq(高)NH4NO3(固)＋ aq

エネルギー

エネルギー

NH4NO3 aq(低)NH4NO3 aq

NH4NO3 aq(低)― ３４ ―（２１０８―３４）化学

問 ２ 容積可変の密閉容器に二酸化炭素 CO２ と水素 H２ を入れて，８００℃ に保った
ところ，次の式の反応が平衡に達した。

CO２ ＋ H２ "#!" CO ＋ H２O



平衡状態の COの物質量を増やす操作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，反応物，生成物はすべて気体として存在し，正反応は吸熱反応であるものとする。

８!

密閉容器内の圧力を一定に保ったまま，容器内の温度を下げる。

"

密閉容器内の温度を一定に保ったまま，容器内の圧力を上げる。

#

密閉容器内の温度と圧力を一定に保ったまま，H２ を加える。

$

密閉容器内の温度と圧力を一定に保ったまま，アルゴンを加える。

― ３５ ―（２１０８―３５）化学

問 ３ アルカリマンガン乾電池，空気亜鉛電池（空気電池），リチウム電池の，放電における電池全体での反応はそれぞれ式〜で表されるものとする。それぞれの電池の放電反応において，反応物の総量が'kg 消費されるときに流れる電気量 Q を比較する。これらの電池を，Q の大きい順に並べたものはどれか。最も適当なものを，後の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，反応に関与する物質の式量（原子量・分子量を含む）は表'に示す値とする。

９アルカリマンガン乾電池(MnO２ ＋ Zn ＋(H２O !" (MnO（OH）＋ Zn（OH）
２ 
空気亜鉛電池O２ ＋(Zn !" (ZnO

リチウム電池

Li ＋ MnO２ !" LiMnO２



表'物

質

電池の反応に関与する物質の式量式量物

質式量MnO２８７O２３２Zn

６５ZnO

８１H２O

１８

Li

６．
９MnO（OH）

８８

LiMnO２９４Zn（OH）
２９９

反応物の総量が'kg 消費されるときに流れる電気量 Q の大きい順!

アルカリマンガン乾電池＞

空気亜鉛電池＞リチウム電池"アルカリマンガン乾電池＞

リチウム電池＞空気亜鉛電池#空気亜鉛電池＞アルカリマンガン乾電池＞

リチウム電池$空気亜鉛電池＞リチウム電池%リチウム電池＞アルカリマンガン乾電池&リチウム電池＞

空気亜鉛電池― ３６ ―＞＞

アルカリマンガン乾電池＞

空気亜鉛電池アルカリマンガン乾電池（２１０８―３６）

化学

問 ４ #価の弱酸 HA の電離，および HA 水溶液へ水酸化ナトリウム NaOH 水溶液を滴下するときの水溶液中の分子やイオンの濃度変化に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。ただし，水溶液の温度は変化しないものとする。

ａ

純水に弱酸 HA を溶解させた水溶液を考える。HA 水溶液のモル濃度（c mol/L）と HA の電離度 α の関係を表したグラフ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，HA 水 溶 液 の モ ル 濃 度 がのときの HA の電離度を α０ とし，α は#よりも十分小さいものとc（mol/L）
０する。

１０― ３８ ―（２１０８―３８）

化
ǐ4α04α03α03α0
電離度 α電離度 αǏ2α0α002α0α00c02 c03 c004 c00

モル濃度 c(mol/L)

c02 c03 c04 c0

モル濃度 c(mol/L)

Ǒǒ
4α0

4α0

3α03α0
電離度 α

電離度 α

学

2α0α002α0α00c0

2 c0

3 c0

4 c0

モル濃度 c(mol/L)

00c0

2 c0

3 c0

4 c0

モル濃度 c(mol/L)

Ǔ4α0

電離度 α

3α02α0α000c0

2 c0

3 c0

4 c0

モル濃度 c(mol/L)― ３９ ―（２１０８―３９）

学
モ ル 濃 度０．
１０mol/L の HA 水 溶 液１０．
０ mL に，モ ル 濃 度０．
１０mol/L のｂ

NaOH 水溶液を滴下すると，水溶液中の HA，H＋，A−，OH− のモル濃度［HA］，［H＋］，［A−］，［OH−］は，図'のように変化する。NaOH 水溶液の５ mL の と き，H＋ の モ ル 濃 度 は［H＋］＝８．
１ ×１０−５ mol/L で あ滴 下 量 が２．
る。弱酸 HA の電離定数 K a は何 mol/L か。最も適当な数値を，後の!〜&のうちから一つ選べ。

１１mol/L0.07
水溶液中の分子やイオンの濃度(mol/L)

化

[HA]
0.06
[A−]

0.05
0.04
0.03
0.02

[OH−]
＋

[H ]
0.01
00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
NaOH 水溶液の滴下量(mL)

図' NaOH 水溶液の滴下量と水溶液中の分子やイオンの濃度の関係! ２．
０ ×１０−５" ２．
７ ×１０−５# １．
１ ×１０−４$ ２．
４ ×１０−４% ３．
２ ×１０−４& ６．
７ ×１０−３― ４０ ―（２１０８―４０）

化学ｂで設定した条件において，NaOH 水溶液の滴下に伴う水溶液中の分子ｃやイオンの濃度変化を説明する記述として，下線部に誤りを含むものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

１２

NaOH 水溶液の滴下量によらず，陽イオンの総数と陰イオンの総数は等しい。
"NaOH 水溶液の滴下量によらず，［H＋］と［OH−］の積は一定である。

#NaOH 水溶液の滴下量が１０mL 未満の範囲では，HA の電離平衡の移動により［A−］が増加する。
$ NaOH 水溶液の滴下量が１０mL より多い範囲では，中和反応により［A−］が減少する。

― ４１ ―（２１０８―４１）

化学

第３問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）

問 １ 実験室で使用する化学物質の取扱いに関する記述として下線部に誤りを含むものを，次の!〜%のうちから二つ選べ。ただし，解答の順序は問わない。
１３１４!

ナトリウムは空気中の酸素や水と反応するため，エタノール中に保存する。

"

水酸化ナトリウム水溶液を誤って皮膚に付着させたときは，ただちに多量の水で洗う。

#

濃硫酸から希硫酸をつくるときは，濃硫酸に少しずつ水を加える。

$

濃硝酸は光で分解するため，褐色びんに入れて保存する。

%

硫化水素は有毒な気体なので，ドラフト内で取り扱う。

問 ２ １７族に属するフッ素 F，塩素 Cl，臭素 Br，ヨウ素 I，アスタチン At はハロゲンとよばれる。At には安定な同位体が存在しないが，F，Cl，Br，I から推定されるとおりの物理的・化学的性質を示すとされている。At の単体や化合物の性質に関する記述として適当でないものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

１５!

At の単体の融点と沸点は，ともにハロゲン単体の中で最も高い。

"

At の単体は常温で水に溶けにくい。

#

硝酸銀水溶液をアスタチン化ナトリウム NaAt 水溶液に加えると，難溶性のアスタチン化銀 AgAt を生じる。

$

臭素水を NaAt 水溶液に加えても，酸化還元反応は起こらない。

― ４２ ―（２１０８―４２）化学

問 ３ 表&にステンレス鋼とトタンの主な構成元素を示す。アとイに当てはまる元素として最も適当なものを，後の!〜%のうちから一つずつ選べ。

ア

１６イ

１７

表&

ステンレス鋼とトタンの主な構成元素主な構成元素!

Al

ステンレス鋼Fe

アトタンFeイ

# Cr

$

"

Ti

― ４３ ―

Ni

Zn%

Sn

（２１０８―４３）

化学

問 ４ ニッケルの製錬には，鉱石から得た硫化ニッケル（Ⅱ）NiS を塩化銅（Ⅱ）

CuCl２ の水溶液と反応させて塩化ニッケル（Ⅱ）NiCl２ の水溶液とし，この水溶液の電気分解によって単体のニッケル Ni を得る方法がある。次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

ａ

塩酸で酸性にした CuCl２ 水溶液に固体の NiS を加えて反応させると，式に示すように，NiS は NiCl２ の水溶液として溶解させることができる。

なお，硫黄 S は析出し分離することができる。

NiS ＋'CuCl２ !" NiCl２ ＋'CuCl ＋ S



式の反応におけるニッケル原子と硫黄原子の化学変化に関する説明の組合せとして正しいものはどれか。最も適当なものを，次の!〜&のうちから一つ選べ。

１８

ニッケル原子

硫黄原子!

酸化される

酸化される

"

酸化される

還元される

#

酸化も還元もされない

酸化される

$

酸化も還元もされない

還元される

%

還元される

酸化される

&

還元される

還元される― ４４ ―（２１０８―４４）化学式で NiCl２ と塩化銅（Ⅰ）
CuCl が得られた水溶液に塩素 Cl２ を吹き込む

ｂと，式に示すように CuCl から CuCl２ が生じ，再び式の反応に使うことができる。

)CuCl ＋ Cl２ !" )CuCl２



５ kg 使い，NiS を３６．
４ kg 加えて Cl２ を吹き込んだ。式と
CuCl２ を４０．の反応によって，すべてのニッケルが NiCl２ として水溶液中に溶解し，銅はすべて CuCl２ に戻されたとする。このとき式との反応で消費された Cl２の物質量は何 mol か。最も適当な数値を，次の!〜(のうちから一つ選べ。

１９mol! １５０

" ２００

# ３００

$ ３５０% ４００& ５００' ５５０( ７００― ４５ ―（２１０８―４５）

化

学式で NiCl２ と CuCl が得られた水溶液から CuCl を除いた後，その水溶ｃ

液を電気分解すると，単体の Ni が得られる。このとき陰極では，式とに示すように Ni の析出と気体の水素 H２ の発生が同時に起こる。陽極では，式に示すように気体の Cl２ が発生する。

陰極

陽極

NiS ＋'CuCl２ !" NiCl２ ＋'CuCl ＋ S

 （再掲）

Ni２＋ ＋'e− !" Ni'H＋ ＋'e− !" H２'Cl− !" Cl２ ＋'e−

電気分解により H２ と Cl２ が安定に発生しはじめてから，さらに時間 （s）tだ け 電 気 分 解 を 続 け る。こ の 間 に 発 生 す る H２ と Cl２ の 体 積 が，温 度
T（K），圧力 P（Pa）のもとでそれぞれ V H（L）と V Cl（L）のとき，陰極に析出
２２する Ni の質量 w（g）を表す式として最も適当なものを，後の!〜&のうちから一つ選べ。
ただし，Ni のモル質量は M（g/mol ），気体定数は R（Pa・L/（K・mol ））とする。また，流れた電流はすべて式〜の反応に使われるものとし，H２ とCl２ の水溶液への溶解は無視できるものとする。

w＝２０!

MP（V Cl２ ＋ V H２）
RT"MP（V Cl２ − V H２）
RT#MP（V H２ − V Cl２）
RT

$２MP
（V Cl２ ＋ V H２）
RT%２MP（V Cl２ − V H２）
RT&２MP（V H２ − V Cl２）
RT― ４６ ―（２１０８―４６）

化学

第４問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）問 １ 式のようにエチレン（エテン）CH２＝CH２ を，塩化パラジウム（Ⅱ）PdCl２ と塩化銅（Ⅱ）CuCl２ を触媒として適切な条件下で酸化すると，化合物 A が得られる。化合物 A の構造式として最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

２１

H

H

２ CCH

ǐ

H C C OH
H H
Hǒ

触媒(PdCl2，CuCl2 )

２A

⑴

H

H H

Ǐ

＋ O2H

H

Ǒ

H C O C H
H
H

H

O
H C C
H
H

O

H C C
OH
H

問 ２ 高分子化合物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，次の!〜$のうちから一つ選べ。

２２!

デンプンの成分の一つであるアミロペクチンは，冷水に溶けやすい。

"

アクリル繊維は，アクリロニトリル CH２＝CH−CN が付加重合した高分子を主成分とする合成繊維である。

#

生ゴムに数％の硫黄粉末を加えて加熱すると，鎖状のゴム分子のところどころに硫黄原子による架橋構造が生じ，弾性，強度，耐久性が向上する。

$レーヨンは，一般にセルロースを適切な溶媒に溶解させた後，繊維として再生させたものである。

― ４８ ―（２１０８―４８）化学

問 ３ 図(に示すトリペプチドの水溶液に対して，後に示す検出反応ア〜ウをそれぞれ行う。このとき，特有の変化を示す検出反応はどれか。すべてを正しく選択しているものとして最も適当なものを，後の!〜'のうちから一つ選べ。
２３H CH3HHO

C N C C N C C OH

CH2 C

NH2 O図(H CH2SH

H O

H O

トリペプチドの構造

検出反応に用いる主な試薬と操作
ア

ニンヒドリン反応：ニンヒドリン水溶液を加えて加熱する。

イ

キサントプロテイン反応：濃硝酸 HNO３ を加えて加熱し，冷却後アンモニア水を加えて塩基性にする。
ビウレット反応：水酸化ナトリウム NaOH 水溶液を加えて塩基性にした

ウ

後，薄い硫酸銅（Ⅱ）
CuSO４ 水溶液を少量加える。

!

ア"

イ#

ウ%

ア，ウ&イ，ウ'ア，イ，ウ― ４９ ―$ア，イ（２１０８―４９）化学

問 ４ 医薬品に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

ａ

ヤナギの樹皮に含まれるサリシンは，サリチルアルコールとグルコースが脱水縮合したかたちのグリコシド結合をもつ化合物である。サリシンは消化管を通る間に，図!に示すように加水分解される。生成したサリチルアルコールは酸化され，生じたサリチル酸が解熱鎮痛作用を示す。しかしサリチル酸を服用すると胃に炎症を起こすため，そのかわりにアセチルサリチル酸が開発された。アセチルサリチル酸のように病気の症状を緩和する医薬品を対症療法薬という。

CH2 OH
HC
HOC
H
OH
CO

H

OH

H
C

酸化O
CH

サリシン

CH2OH

加水分解

HOCH2OH
サリチルアルコール＋グルコースHOOCOH

サリチル酸

図!

サリシンの加水分解で得られるサリチルアルコールを経由したサリチル酸の生成― ５０ ―（２１０８―５０）化学

次の記述のうち下線部に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。

２４!

グリコシド結合は，希硫酸と加熱することにより加水分解される。

"

サリシンを溶かした水溶液は，銀鏡反応を示す。

#

サリチル酸は，ナトリウムフェノキシドと二酸化炭素を高温・高圧で反応させた後，酸性にすることにより得られる。

$

サリチル酸とメタノールを反応させてできるエステルは，消炎鎮痛剤として用いられる。

― ５１ ―（２１０８―５１）

化学ｂ

イギリスの細菌学者フレミングがアオカビから発見した抗生物質ペニシリ
ン G は，病原菌の増殖を抑えて感染症を治す化学療法薬である。図!に示すペニシリン G は，破線で囲まれた β―ラクタム環とよばれる環状のアミド構造をもつことで抗菌作用を示す。

H H H
H H
N
C
S CH3CC CCO
C N C CH3OH COOH図!

ペニシリン G の構造（破線で囲まれた部分が β―ラクタム環）

ペニシリン G の β―ラクタム環は反応性が高く，図"のように細菌の増殖に重要なはたらきをする酵素の活性部位にあるヒドロキシ基と反応する。その結果，この酵素のはたらきが阻害されるため，細菌の増殖が抑えられる。

H H H H H
NCS CH3
CC CCOC N C CH3OH COOHH H H H H S CH3
NCCCCCCH3CHNC
OO O
H COOH

CH2OH

CH2

活性部位
酵素の一部

阻害された酵素の一部

図"

ペニシリン G と細菌内の酵素との反応― ５２ ―（２１０８―５２）

化学

分子内の脱水反応により β―ラクタム環ができる化合物はどれか。最も適当なものを，次の!〜"のうちから一つ選べ。

２５ǏǑH2N

H

OCC

ǐH2N

OH

H
ǒH2N

H

H

H

H

O

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

O

CC

C

H

H
ǓOH

― ５３ ―

H2 N

OH

H2N

H

H

H

OCCCC

H

H

H

H

H

H

H

H

O

C

C

C

CC

C

H

H

H

H

H

OH

OH

（２１０８―５３）

化学
p―アミノ安息香酸エチルは局所麻酔薬として用いられる合成医薬品であｃる。図#にトルエンから化合物 A，B，C を経由して合成する経路を示す。
化合物 B として最も適当なものを，後の!〜"のうちから一つ選べ。

化合物 B

２６CH3

濃 HNO3，濃 H2SO4

化合物Ａ

トルエン

KMnO4

化合物Ｂ

エタノール，濃 H2SO4

Sn，HCl化合物ＣOH2NC

OCH2CH3

p―アミノ安息香酸エチル
図#p―アミノ安息香酸エチルを合成する経路

ǏH2N

ǐCH3ǒ

O2N

H2N

Ǒ

OC HǓ

CH3O2N

H2N

OC OH

ǔ

OC OH― ５４ ―O2NO
C OCH2CH3（２１０８―５４）

化学

第５問

質量分析法に関する次の文章を読み，後の問い（問１〜３）に答えよ。

（配点 ２０）質量分析法では， きわめて微量な成分を分析することができる。この方法では，真空中で原子や分子をイオン化した後，電気や磁気の力を利用して イオンを質量ごとに分離し，これを検出することで，イオン化した原子や分子の個数を知ることができる。

問 １ 下線部に関連して，質量分析法はスポーツ競技における選手のドーピング検査などに利用されている。ドーピング検査では，検査対象となった選手から９０mL 以上の尿を採取し，その一部を質量分析に用いて，対象物質の量が適正な範囲内であるかを調べる。
テストステロンは，生体内に存在するホルモンであるが，筋肉増強効果があるためドーピング禁止物質に指定されている。
図#に既知の質量のテストステロンを含む尿を質量分析法で分析した結果を示した。横軸は，尿３．
０ mL に含まれるテストステロンの質量で，縦軸は，テストステロンに由来する陽イオン A＋ の検出された個数（信号強度）である。ここで縦軸の数値は，尿３．
０ mL 中のテストステロンの質量が５．
０ ×１０−８ g のときの A＋ の信号強度を１００とした相対値で表している。
ある選手の尿３．
０ mL から得られた A＋ の信号強度は１０であった。この選手の尿９０mL 中に含まれるテストステロンの質量は何 g か。最も適当な数値を，後の!〜"のうちから一つ選べ。

― ５６ ―

２７g（２１０８―５６）

化学120100

A＋ の信号強度

806040200012345

尿 3.0 mL 中のテストステロンの質量(× 10−86g)

図'

尿中のテストステロンの質量と質量分析法で検出した
テストステロンに由来するイオン A＋ の信号強度との関係! １．
５ ×１０−８" ９．
０ ×１０−８# ６．
０ ×１０−７$ １．
５ ×１０−７% ９．
０ ×１０−７& ６．
０ ×１０−６― ５７ ―（２１０８―５７）

化学

問 ２ 下線部に関連して，質量分析法により，ある元素の同位体の物質量の割合を測定することで，試料中に含まれるその元素の物質量を求めることができる。
ある金属試料 X 中に含まれる銀 Ag の物質量を求めるため，次の実験Ｉ・Ⅱを行った。金属試料 X 中に含まれていた Ag の物質量は何 mol か。最も適当な数値を，後の!〜$のうちから一つ選べ。

実験Ｉ２８mol

X を す べ て 硝 酸 に 完 全 に 溶 解 さ せ２００mL と し た。こ の 溶 液 中 の

１０７Ag と １０９Ag の物質量の割合を質量分析法により求めたところ，１０７Ag が５０．
０ ％，１０９Ag が５０．
０ ％ であった。

実験Ⅱ

実験Ｉで調製した溶液から１００mL を取り分け，それに １０７Ag の物質量の割合が１００％ である Ag 粉末を５．
００×１０−３ mol 添加し，完全に溶解させた。この溶液中の １０７Ag と １０９Ag の物質量の割合を質量分析法により求め０ ％，１０９Ag が２５．
０ ％ であった。
たところ，１０７Ag が７５．

! １．
００×１０−３" ５．
００×１０−３― ５８ ―# １．
００×１０−２$ ５．
００×１０−２（２１０８―５８）化学

問 ３ イオンの質量（１２C 原子の質量を１２とした「相対質量」）に対して，検出したそのイオンの個数（またはその最大値を１００とした相対値で表した「相対強度」）をグラフにしたものを質量スペクトルという。質量スペクトルに関する次の文章を読み，後の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

図"は，メタン CH４ を例としたイオン化の模式図である。外部から大きなエネルギーを与えると，CH４ から電子が放出され，CH４＋ が生成する。与えられるエネルギーがさらに大きいと，CH４＋ の結合が切断された CH３＋ や CH２＋などが生成することもある。

CH４ をあるエネルギーでイオン化したときの質量スペクトルを図#に，相対質量１２〜１７のイオンの相対強度を表!に示す。相対質量が１７のイオンは，天然に!％ 存在する １３CH４ に由来する １３CH４＋ である。CH４＋ のような，電子を放出しただけのイオンを「分子イオン」，CH３＋ や CH２＋ のような結合が切断されたイオンを「断片イオン」とよぶ。

エネルギー＋＋イオン化，断片化＋＋＋＋

H 原子
C 原子
図"

メタンのイオン化，断片化の模式図― ６０ ―（２１０８―６０）

化

学

100

相対強度

806040200101112131415161718

相対質量
図"

表!

メタンの質量スペクトル

メタンの質量スペクトルにおけるイオンの強度分布
相対質量

相対強度

１２５１３

１１

１２

１４２２１２１５９１

１２

１６１００

１２１７１

１３― ６１ ―

主なイオン
１２ ＋

CCH＋

CH２＋
CH３＋CH４＋CH４＋（２１０８―６１）

学
塩 素 Cl に は$種 の 同 位 体 ３５Cl と ３７Cl が あ り，そ れ ら は 天 然 に お よ そａ%：#の割合で存在する。図%と同じエネルギーでクロロメタン CH３Cl をイオン化した場合の，相対質量が５０付近の質量スペクトルはどれか。最も適当なものを，次の!〜"のうちから一つ選べ。ただし，３５Cl と ３７Cl の相対質量は，それぞれ３５，３７とする。

100604020485052
相対質量

相対強度

相対強度

806040205250
相対質量

相対強度

604020046485052
相対質量

54― ６２ ―20485052
相対質量54485250
相対質量54485052
相対質量5480604020100

ǔ80

4004654100

Ǔ

60100

ǒ

488004654100046100

ǐ80046

Ǒ２９

相対強度

相対強度

Ǐ

相対強度

化

80604020046（２１０８―６２）

化学１２C 以外の原子の相対質量は，その原子の質量数とはわずかに異なる。分ｂ子量がいずれもおよそ２８である一酸化炭素 CO，エチレン（エテン）C２H４，窒素 N２ の混合気体 X の，相対質量２７．
９８〜２８．
０４の範囲の質量スペクトルを図'に示す。図中のア〜ウに対応する分子イオンの組合せとして正しいものはどれか。最も適当なものを，後の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，
１００８，１２，１４．
００３，１５．
９９５とH，１２C，１４N，１６O の 相 対 質 量 は そ れ ぞ れ，１．

し，これら以外の同位体は無視できるものとする。

100３０

イ80

相対強度

ア60
ウ
40

20

027.98

27.99
図'

28.00

28.01
相対質量28.02

28.03

28.04

混合気体 X の質量スペクトル

アイ

ウ!

CO＋

C２H４＋

N２＋

"CO＋

N２＋

C２H４＋

#

C２H４＋

CO＋

N２＋

$

C２H４＋

N２＋

CO＋%N２＋CO＋C２H４＋&N２＋C２H４＋CO＋― ６３ ―（２１０８―６３）

学あるエネルギーでメチルビニルケトン CH３COCH＝CH（をイ２ 分子量 ７０）ｃオン化すると，図#の破線で示した位置で結合が切断された断片イオンができやすいことがわかっている。メチルビニルケトンの質量スペクトルとして最も適当なものを，後の!〜"のうちから一つ選べ。ただし，相対強度が１０未満のイオンは省略した。

３１O
H3C

Ǐ

相対強度

図#

10080
60
40200CCH CH2

メチルビニルケトンの構造と切断されやすい結合

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

ǐ

相対強度

相対質量
100806040200

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Ǒ

相対強度

相対質量
10080604020010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
相対質量ǒ

相対強度化

10080
604020010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
相対質量― ６４ ―（２１０８―６４）