化)解答番号*学
１〜３３+,必要があれば，原子量は次の値を使うこと。

H１．
０Na ２３C １２N

S ３２５
Cl ３５．

O

１４１６

Ca ４０

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。
また，必要があれば，次の値を使うこと。
４１!& ＝１．

第１問

７３!' ＝１．

２４!( ＝２．

次の問い（問１〜５）に答えよ。
（配点 ２０）

問 １ 原子が L 殻に電子を'個もつ元素を，次の!〜%のうちから一つ選べ。
１!

Al"

B

# Li― ３０ ―

$Mg

%

N

（２１０８―３０）化学

問 ２ 表%に示した窒素化合物は肥料として用いられている。これらの化合物のうち，窒素の含有率（質量パーセント）が最も高いものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

表%! NH４Cl２肥料として用いられる窒素化合物とそのモル質量
窒素化合物

モル質量（g/mol ）

NH４Cl

５３．
５（NH２）
２CO６０NH４NO３８０（NH４）２SO４１３２" （NH２）２CO― ３１ ―#NH４NO３$ （NH４）
２SO４（２１０８―３１）

化学

問 ３ #種類の貴ガス（希ガス）A と B をさまざまな割合で混合し，温度一定のもとで体積を変化させて，全圧が一定値 p０ になるようにする。元素 A の原子量が元素 B の原子量より小さいとき，貴ガス A の分圧と混合気体の密度の関係を表すグラフはどれか。最も適当なものを，次の!〜"のうちから一つ選べ。

ǐ混合気体の密度Ǐ00p02混合気体の密度

３00p0

A の分圧
ǒ混合気体の密度Ǒ00p0200p0p02p0

A の分圧

混合気体の密度A の分圧
Ǔp0

混合気体の密度

A の分圧

p0200p02p0

A の分圧― ３２ ―（２１０８―３２）

化学

問 ４ 非晶質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。

４!

ガラスは一定の融点を示さない。

"

アモルファス金属やアモルファス合金は，高温で融解させた金属を急速に冷却してつくられる。

#

非晶質の二酸化ケイ素は，光ファイバーに利用される。

$

ポリエチレンは，非晶質の部分（非結晶部分・無定形部分）の割合が増えるほどかたくなる。

― ３３ ―（２１０８―３３）化学

問 ５ 空気の水への溶解は，水中生物の呼吸（酸素の溶解）やダイバーの減圧症（溶解した窒素の遊離）などを理解するうえで重要である。１．
０ ×１０５ Pa の N２ とO２ の溶解度（水!L に溶ける気体の物質量）の温度変化をそれぞれ図!に示す。N２ と O２ の水への溶解に関する後の問い（ａ・ｂ）に答えよ。ただし，N２と O２ の水への溶解は，ヘンリーの法則に従うものとする。

溶解度(×10 −3 mol/1 L 水)

2.52.01.5

O21.0

N20.500102030 40 50
温度(℃)

607080

図! １．
０ ×１０５ Pa の N２ と O２ の溶解度の温度変化― ３４ ―（２１０８―３４）

化学

ａ １．
０ ×１０５ Pa で O２ が水２０L に接している。同じ圧力で温度を１０℃ から２０℃ にすると，水に溶解している O２ の物質量はどのように変化するか。
最も適当な記述を，次の!〜%のうちから一つ選べ。

５! ３．
５ ×１０−４ mol 減少する。

" ７．
０ ×１０−３ mol 減少する。

#$ ３．
５ ×１０−４ mol 増加する。

変化しない。

% ７．
０ ×１０−３ mol 増加する。

ｂ

図(に示すように，ピ ス ト ン の 付 い た 密 閉 容 器 に 水 と 空 気（物 質 量 比０ ×１０５ Pa の 圧 力 を 加 え る と，N２：O２ ＝)：'）を 入 れ，ピ ス ト ン に５．

２０℃ で 水 お よ び 空 気 の 体 積 は そ れ ぞ れ１．
０ L，５．
０ L に な っ た。次 に，温度を一定に保ったままピストンを引き上げ，圧力を１．
０ ×１０５ Pa にすると，水に溶解していた気体の一部が遊離した。このとき，遊離した N２ の体積は&℃，１．
０１３×１０５ Pa のもとで何 mL か。最も近い数値を，後の!〜%のうちから一つ選べ。ただし，気体定数は R ＝８．
３１×１０３ Pa・L/（K・mol ）とする。また，密閉容器内の空気の N２ と O２ の物質量比の変化と水の蒸気圧は，いずれも無視できるものとする。

６mL

1.0 × 10 5 Pa

5.0 × 10 5 Pa

ピストン

空気 5.0 L
水 1.0 L図(! １３

水 1.0 L

水と空気を入れた密閉容器内の圧力を変化させたときの模式図" １６# ５０― ３５ ―$ ６３% ７８（２１０８―３５）

化学

第２問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）

問 １ 化学反応や物質の状態の変化において，発熱の場合も吸熱の場合もあるものはどれか。最も適当なものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

７!

炭化水素が酸素の中で完全燃焼するとき。

"

強酸の希薄水溶液に強塩基の希薄水溶液を加えて中和するとき。

#

電解質が多量の水に溶解するとき。

$

常圧で純物質の液体が凝固して固体になるとき。

０６０mol/L の酢酸ナトリウム水溶液５０mL と０．
０６０mol/L の塩酸５０mL を
問 ２ ０．
混合して１００mL の水溶液を得た。この水溶液中の水素イオン濃度は何 mol/Lか。最も適当な数値を，次の!〜&のうちから一つ選べ。ただし，酢酸の電離定数は２．
７ ×１０−５ mol/L とする。

８mol/L! ８．
１ ×１０−７" ２．
８ ×１０−４# ９．
０ ×１０−４$ １．
３ ×１０−３% ２．
８ ×１０−３& ８．
１ ×１０−３― ３６ ―（２１０８―３６）

化学

問 ３ 溶液中での，次の式で表される可逆反応

A "#!" B ＋ Cに お い て，正 反 応 の 反 応 速 度 v１ と 逆 反 応 の 反 応 速 度 v２ は，v１ ＝ k［A］，
１v２ ＝ k［B］
［C］であった。ここで，k１，k２ はそれぞれ正反応，逆反応の反応速
２度定数であり，［A］，［B］，［C］はそれぞれ A，B，C のモル濃度である。反応開始時において，［A］＝&mol/L，［B］＝［C］＝%mol/L であり，反応中に温度（mol・s）でが変わることはないとする。k１ ＝&×１０−６ /s，k２ ＝)×１０−６ L/あるとき，平衡状態での［B］は何 mol/L か。最も適当な数値を，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

&(９"&!)

mol/L#― ３７ ―&'$'(（２１０８―３７）

化学

問 ４ 化石燃料に代わる新しいエネルギー源の一つとして水素 H２ がある。H２ の貯蔵と利用に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

水素吸蔵合金を利用すると，H２ を安全に貯蔵することができる。ある水

ａ０１３×１０５ Pa で，X の体積の１２００倍の H２ を貯蔵
素吸蔵合金 X は，'℃，１．
することができる。この温度，圧力で２４８g の X に貯蔵できる H２ は何 molか。最も適当な数値を，次の!〜%のうちから一つ選べ。ただし，X の密度は６．
２ g/cm３ であり，気体定数は R ＝８．
３ ×１０３ Pa・L/（K・mol ）とする。
mol１０! ０．
２８ｂ" ０．
４７

# １．
１

$ ２．
１

% １１

リン酸型燃料電池を用いると，H２ を燃料として発電することができる。
図(に外部回路に接続したリン酸型燃料電池の模式図を示す。この燃料電池を動作させるにあたり，供給する物質（ア，イ）と排出される物質（ウ，エ）の組合せ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，排出される物質には未反応の物質も含まれるものとする。

e−１１e−アイウ

エリン酸水溶液
白金触媒をつけた多孔質の電極
図(リン酸型燃料電池の模式図― ３８ ―（２１０８―３８）

化アイウエ!

O２H２O２

H２，H２O"O２

H２O２，H２O

H２#

O２

H２O２，H２O

H２，H２O$

H２O２

H２O２，H２O%

H２

O２

H２，H２OO２&

H２O２

H２，H２O

O２，H２O

学図'の燃料電池で H２２．
００mol，O２１．
００mol が反応したとき，外部回路にｃ流れた電気量は何 C か。最も適当な数値を，次の!〜%のうちから一つ選べ。ただし，ファラデー定数は９．
６５×１０４ C/mol とし，電極で生じた電子はすべて外部回路を流れたものとする。

! １．
９３×１０４" ９．
６５×１０４$ ３．
８６×１０５% ７．
７２×１０５― ３９ ―

１２C

# １．
９３×１０５（２１０８―３９）

化

学

第３問

次の問い（問１〜３）に答えよ。
（配点 ２０）問 １ AlK（SO４）
２・１２ H２O と NaCl はどちらも無色の試薬である。それぞれの水溶液に対して次の操作ア〜エを行うとき，この二つの試薬を区別することができない操作はどれか。最も適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。
１３操作
アンモニア水を加える。

イ

臭化カルシウム水溶液を加える。

ウ

フェノールフタレイン溶液を加える。

エ

陽極と陰極に白金板を用いて電気分解を行う。

!

アア"#イ― ４０ ―ウ$エ（２１０８―４０）

化学

問 ２ ある金属元素 M が，その酸化物中でとる酸化数は一つである。この金属元素の単体 M と酸素 O２ から生成する金属酸化物 MxOy の組成式を求めるために，次の実験を考えた。

００×１０−２ mol に保ちながら，M のM の物質量と O２ の物質量の和を３．

実験

物質量を&から３．
００×１０−２ mol まで変化させ，それぞれにおいて M と O２を十分に反応させたのち，生成した MxOy の質量を測定する。

実験で生成する MxOy の質量は，用いる M の物質量によって変化する。図'は，生成する MxOy の質量について，その最大の測定値を'と表し，他の測定値を最大値に対する割合（相対値）として示している。図'の結果が得られる

MxOy の組成式として最も適当なものを，後の!〜%のうちから一つ選べ。
１４

MxOy の質量(相対値)1.00.750.500.25000.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00

M の物質量(×10 −2 mol)
図'! MO"

M の物質量と MxOy の質量（相対値）の関係

MO２# M２O― ４１ ―$M２O３%

M２O５（２１０８―４１）

化学

問 ３ 次の文章を読み，後の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

アンモニアソーダ法は，Na２CO３ の代表的な製造法である。その製造過程を図(に示す。この方法には，NaHCO３ の熱分解で生じる CO２，および NH４Clと Ca（OH）
２ の反応で生じる NH３ をいずれも回収して，無駄なく再利用するという特徴がある。

H2O

再利用

NH3Na2CO3NaClNaHCO3飽和水溶液

熱分解
再利用

CaCO3CO2CO2NH4Cl

NH3CaOCa(OH)2CaCl2

熱分解

H2O図(

アンモニアソーダ法による Na２CO３ の製造過程

ａ CO２，Na２CO３，NH４Cl をそれぞれ水に溶かしたとき，水溶液が酸性を示すものはどれか。すべてを正しく選んでいるものを，次の!〜'のうちから一つ選べ。

１５!

CO２"

Na２CO３#NH４Cl

$CO２，Na２CO３%

CO２，NH４Cl&

Na２CO３，NH４Cl'

CO２，Na２CO３，NH４Cl― ４２ ―（２１０８―４２）

化ｂ学

アンモニアソーダ法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。

１６!

NaHCO３ の水への溶解度は，NH４Cl より大きい。

"

NaCl 飽和水溶液に NH３ を吸収させたあとに CO２ を通じるのは，CO２を溶かしやすくするためである。

#

図%のそれぞれの反応は，触媒を必要としない。

$NaHCO３ の熱分解によりNa２CO３ が生成する過程では，CO２ のほかに水も生成する。

ｃ NaCl ５８．
５ kg がすべて反応して Na２CO３ と CaCl２ を生成するときに，最小限必要とされる CaCO３ 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，この製造過程で生じる NH３ および CO２ は，すべて再利用されるものとする。

! ２５．
０kg

１７

" ５０．
０

# １００― ４３ ―$ ２００

（２１０８―４３）

化学

第４問

次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 ２０）

問 １ ハロゲン原子を含む有機化合物に関する記述として誤りを含むものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

１８

メタンに十分な量の塩素を混ぜて光（紫外線）をあてると，クロロメタン，ジクロロメタン，トリクロロメタン（クロロホルム），テトラクロロメタン（四塩化炭素）が順次生成する。
"

ブロモベンゼンの沸点は，ベンゼンの沸点より高い。

#

クロロプレン CH２＝CCl−CH＝CH２ の重合体は，合成ゴムになる。

$

プロピン'分子に臭素(分子を付加して得られる生成物は，１，１，３，３―テト
ラブロモプロパン CHBr２CH２CHBr２ である。

問 ２ フェノールを混酸（濃硝酸と濃硫酸の混合物）と反応させたところ，段階的にニトロ化が起こり，ニ ト ロ フ ェ ノ ー ル と ジ ニ ト ロ フ ェ ノ ー ル を 経 由 し て２，４，６―トリニトロフェノールのみが得られた。この途中で経由したと考えられるニトロフェノールの異性体とジニトロフェノールの異性体はそれぞれ何種類か。最も適当な数を，次の!〜&のうちから一つずつ選べ。ただし，同じものを繰り返し選んでもよい。

ニトロフェノールの異性体

１９種類

ジニトロフェノールの異性体

２０種類

!

'"

(#)

― ４４ ―$*%+&,（２１０８―４４）化学

問 ３ 天然高分子化合物および合成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を，次の!〜%のうちから一つ選べ。

!

２１

タンパク質は α―アミノ酸 R−CH（NH２）−COOH から構成され，その置換基 R どうしが相互にジスルフィド結合やイオン結合などを形成することで，各タンパク質に特有の三次構造に折りたたまれる。
"

タンパク質が強酸や加熱によって変性するのは，高次構造が変化するためである。

#

アセテート繊維は，トリアセチルセルロースを部分的に加水分解した後，紡糸して得られる。

$

天然ゴムを空気中に放置しておくと，分子中の二重結合が酸化されて弾性を失う。

%

ポリエチレンテレフタラートとポリ乳酸は，それぞれ完全に加水分解されると，いずれも&種類の化合物になる。

― ４５ ―（２１０８―４５）化学

問 ４ カルボン酸を適当な試薬を用いて還元すると，第一級アルコールが生成することが知られている。カルボキシ基を$個もつジカルボン酸（$価カルボン酸）の還元反応に関する次の問い（ａ〜ｃ）に答えよ。

示性式 HOOC（CH２）
４COOH のジカルボン酸を，ある試薬 X で還元した。

ａ

反応を途中で止めると，生成物として図#に示すヒドロキシ酸と$価アルコールが得られた。ジカルボン酸，ヒドロキシ酸，$価アルコールの物質量の割合の時間変化を図$に示す。グラフ中の A〜C は，それぞれどの化合物に対応するか。組合せとして最も適当なものを，後の!〜"のうちから一つ選べ。

２２CH2CH2CH2 OH

CH2CH2CH2 OH

CH2CH2COOH

CH2CH2CH2 OH

ヒドロキシ酸
図#

２価アルコールヒドロキシ酸と$価アルコールの構造式化合物の割合(％)

100

A80

B：Ａ：Ｂ

60

：Ｃ

40

C

20
0024

4872

96

反応時間(h)図$HOOC（CH２）
４COOH の還元反応における反応時間と化合物の割合― ４６ ―（２１０８―４６）

化
ジカルボン酸ヒドロキシ酸'価アルコール!

ABC"AC

B

#B

A

C

$B

C

A%C

A

B&C

B

A

学

示性式 HOOC（CH２）２COOH のジカルボン酸を試薬 X で還元すると，炭素ｂ原子を(個もつ化合物 Y が反応の途中に生成した。Y は銀鏡反応を示さず，NaHCO３ 水溶液を加えても CO２ を生じなかった。また，８６mg の Y を完全燃焼させると，CO２１７６mg と H２O ５４mg が生成した。Y の構造式として最も適当なものを，次の!〜&のうちから一つ選べ。

ǏOHC (CH2 )2ǐ HO (CH2 )3CHO

２３COOHO
Ǒ

CH2CH

CH2COOH

ǒ

H2C
H2C

COCO

Ǔ

H2C
H2C

OCO

ǔC
H2― ４７ ―

H2C
H2C

OCHOH

C
H2（２１０８―４７）化学ｃ

分子式 C５H８O４ をもつジカルボン酸は，図,に示すように，立体異性体を区別しないで数えると-種類存在する。これら-種類のジカルボン酸を還元して生成するヒドロキシ酸 C５H１０O３ は，立体異性体を区別しないで数えると

ア

種類あり，そのうち不斉炭素原子をもつものはする。空欄

ア・イ２４HOOC

CH3CH2CH2

種類存在に当てはまる数の組合せとして最も適当なものを，後の!〜(のうちから一つ選べ。

CH2イCOOH

CHCH2COOH

COOH

CH3CH2CH

COOH

COOH

COOH

CH3C

CH3COOH
図,-種類のジカルボン酸 C５H８O４ の構造式

アイ!

-)

"-*

#.

+

$.

,%/-&/.

'1/(10― ４８ ―（２１０８―４８）

化学

第５問

大気中には，自動車の排ガスや植物などから放出されるアルケンが含まれている。大気中のアルケンは，地表近くのオゾンによる酸化反応で分解されて，健康に影響を及ぼすアルデヒドを生じる。アルケンを含む脂肪族不飽和炭化水素の構
造と性質，およびオゾンとの反応に関する次の問い（問１・２）に答えよ。
（配点 ２０）問 １ 脂肪族不飽和炭化水素とそれに関連する化合物の構造に関する記述として誤りを含むものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

!

２５エチレン（エテン）の炭素―炭素原子間の結合において，一方の炭素原子を固定したとき，他方の炭素原子は自由に回転できない。

"

シクロアルケンの一般式は，炭素数を n とすると CnH２n−２ で表される。

# １―ブチン CH≡C−CH２−CH３ の四つの炭素原子は，同一直線上にある。
$

ポリアセチレンは，分子中に二重結合をもつ。

― ５０ ―（２１０８―５０）化学

問 ２ 次の構造をもつアルケン A（分子式 C６H１２）のオゾン O３ による酸化反応について調べた。

R1R2

R1 ＝ H，CH3，CH3CH2 のいずれか

R3

R2 ＝ CH3，CH3CH2 のいずれか

アルケンＡ

R3 ＝ CH3，CH3CH2 のいずれか

C
H

C

気体のアルケン A と O３ を二酸化硫黄 SO２ の存在下で反応させると，式に示すように，最初に化合物 X（分子式 C６H１２O３）が生成し，続いてアルデヒド
B とケトン C が生成した。式の反応に関する後の問い（ａ〜ｄ）に答えよ。

R1R2CCHR

C6H12O33アルケンＡ(C6H12 )ａO3SO2R1R2C

O ＋ O

CH
化合物Ｘ＋ SO3⑴3R

アルデヒドＢ

ケトンＣ

式の反応で生成したアルデヒド B はヨードホルム反応を示さず，ケトン C はヨードホルム反応を示した。R１，R２，R３ の組合せとして正しいものを，次の!〜$のうちから一つ選べ。

２６R１R２R３!

H

CH３CH２CH３CH２"

CH３CH３CH３CH２#CH３CH３CH２CH３$

CH３CH２CH３CH３― ５１ ―（２１０８―５１）

化

学式の反応における反応熱を求めたい。式の反応，SO２ から SO３ へのｂ

酸化反応，および O２ から O３ が生成する反応の熱化学方程式は，それぞれ
式，，で表される。

R1C
H

R2(気)＋ O3(気)＋ SO2(気)＝C
R3R1C

O (気)＋ O

H＋SO（２ 気）

R2(気)＋ SO3(気)＋ Q kJ
CR3⑵'＝ SO（＋９９kJ
O（２ 気）３ 気）()＝ O（−１４３kJ
O（２ 気）
３ 気）(各化合物の気体の生成熱が表'の値であるとき，式の反応熱 Q は何 kJか。最も適当な数値を，後の!〜&のうちから一つ選べ。

表'２７kJ

各化合物の気体の生成熱

化合物生成熱（kJ/mol ）R1R2C６７C

HR

3R1CO

１８６HR2O

２１７C
R3! ２２１"$ ７９９% １０２０２２９― ５２ ―#５７８& １３０６（２１０８―５２）化ｃ

学式のアルケン A と O３ から化合物 X が生成する反応の反応速度を 考
０ ×１０−７ mol/L の気体のアえる。図,は，体積一定の容器に入っている５．

ルケン A と５．
０ ×１０−７ mol/L の O３ を ，温度一定で反応させたときのアル０ 秒から６．
０ 秒の間に，ケン A のモル濃度の時間変化である。反応開始後１．
アルケン A が減少する平均の反応速度は何 mol/（L・s）か。その数値を有効数字-桁の次の形式で表すとき，２８〜３０に当てはまる数字を，後の"〜!のうちから一つずつ選べ。ただし，同じものを繰り返し選んでもよい。

アルケン A が減少する平均の反応速度−２８． ２９×１０３０mol/（L・s）

6.0

アルケンAのモル濃度(×10 −7 mol/L )

5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
002468101214161820

時間(s)
図,

アルケン A のモル濃度の時間変化

"

,

#-$.

%/&0'1(2)3*

4!

+― ５３ ―（２１０８―５３）

化学ｄ

アルケン A と O３ から化合物 X が生成する式の反応を，同じ温度でアルケン A のモル濃度［A］と O３ のモル濃度［O３］を変えて行った。反応開始直後の反応速度 v を測定した結果を表-に示す。

アルケン A と O３ のモル濃度と反応速度の関係

表-［A］（mol/L）［O３］（mol/L）

反応速度 v（mol/（L・s））,

１．
０ ×１０−７

２．
０ ×１０−７

５．
０ ×１０−９-

４．
０ ×１０−７

１．
０ ×１０−７

１．
０ ×１０−８.

１．
０ ×１０−７

６．
０ ×１０−７１．
５ ×１０−８

実験

abこの反応の反応速度式を v ＝ ［k A］［（a，b は定数）の形で表すとき，
O３］

反応速度定数 k は何 L/（mol・s）か。その数値を有効数字-桁の次の形式で表すとき，

３１〜３３に当てはまる数字を，後の"〜!のうちから一つずつ選べ。ただし，同じものを繰り返し選んでもよい。

アルケン A と O３ の反応の反応速度定数k＝３１． ３２×１０３３L/（mol・s）

"

,

#-$.

%/&0'

1(2)

3

*

4!

+― ５４ ―（２１０８―５４）