| 問1 | 一種類の物質だけからできている物質を純物質、二種類以上の物質が混じりあっているものを混合物という。純物質のなかには、一種類の元素だけからなる単体と、二種類以上の元素からなる化合物がある。 ①（誤）酸素（O2）は純物質（単体）である。オゾン（O3）は純物質（単体）である。 ②（誤）二酸化炭素（CO2）は純物質（化合物）である。ドライアイスは気体状態の二酸化炭素であり、純物質（化合物）である。 ③（誤）炭酸水は炭酸（HCO3）と水（H2O）の混合物である。過酸化水素水は過酸化水素（H2O2）と水（H2O）の混合物である。 ④（正）水（H2O）は純物質（化合物）である。食塩水は塩化ナトリウム（NaCl）と水（H2O）の混合物である。 ⑤（誤）炭酸ナトリウム（Na2CO3）は純物質（化合物）である。炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）は純物質（化合物）である。 |
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| 101 ④ | 3点 | ||
| 問2 | ネオン（10Ne）は10個の電子をもつ（K殻に2個、L殻に8個）。 ①（同じ）ナトリウム（11Na）が電子を1個失ってナトリウムイオン（Na+）になる。Na+は10個の電子をもち、ネオンと同じ電子配置となる。 ②（異なる）カルシウム（20Ca）が電子を2個失ってカルシウムイオン（Ca2+）になる。Ca2+は18個の電子をもち、ネオンとは異なる電子配置（アルゴン（18Ar）と同じ電子配置）となる。なお、同じ2族のマグネシウム（12Mg）が電子を2個失うとマグネシウムイオン（Mg2+）になり、ネオンと同じ電子配置となる。 ③（同じ）アルミニウム（13Al）が電子を3個失ってアルミニウムイオン（Al3+）になる。Al3+は10個の電子をもち、ネオンと同じ電子配置となる。 ④（同じ）酸素（8O）が電子を2個受け取って酸化物イオン（O2-）になる。O2-は10個の電子をもち、ネオンと同じ電子配置となる。 ⑤（同じ）フッ素（9F）が電子を1個受け取ってフッ化物イオン（F-）になる。F-は10個の電子をもち、ネオンと同じ電子配置となる。 |
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| 102 ② | 3点 | ||
| 問3 | ①（正）酸素原子の2個の不対電子がそれぞれ水素原子と共有結合して水分子をつくっている。2組の電子対は非共有電子対となる。 ②（誤）水分子の形は折れ線形である。 ③（正）水分子がもつ非共有電子対の一つが水素イオンに提供されて（配位結合）、オキソニウムイオン（H3O+）をつくる。 ④（正）酸素は水素より電気陰性度が強く、共有電子対を引き寄せるため、いくらか負の電荷を帯びている。 |
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| 103 ② | 3点 | ||
| 問4 | ①（誤）メタン（CH4）の分子量は 16 である。空気の見かけの分子量は 約28.8 であるから、メタンは空気より密度が小さい。 ②（正）メタンは天然ガスの主成分である。 ③（正）メタンは無色・無臭で可燃性の気体である。 ④（正）メタンを完全燃焼させると、二酸化炭素が発生する。 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O |
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| 104 ① | 3点 | ||
| 問5 | ①（正）物質を構成する粒子はたえず熱運動をしている。温度が高くなるほど熱運動は激しくなる。 ②（正）固体を加熱して融点に達すると、状態変化が続く間は、熱は分子の結合を断ち切るために使われるため、温度は一定に保たれる。 ③（正）ヨウ素やナフタレンのような分子間の引力が小さい物質では、固体を加熱すると直接気体になる場合がある（昇華）。 ④（誤）液体は常温でも表面から蒸発して気体になっている。液体を加熱して沸点に達すると、液体の内部からも蒸発が起こるようになる（沸騰）。 |
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| 105 ④ | 3点 | ||
| 問6 | 分子の数の多少は、物質量〔mol〕を基準にして判断できる。 ア 質量〔g〕を物質量〔mol〕に変換するには、モル質量で割ればよい。 COの分子量 = 28 より、8.4g ÷ 28 g/mol = 0.30mol イ 気体の体積〔L〕を物質量〔mol〕に変換するには、気体のモル体積で割ればよい。 5.6L ÷ 22.4L/mol = 0.25mol ※気体のモル体積 = 22.4L/mol は、暗記していなければならない。 ウ 混合物の質量〔g〕を物質量〔mol〕に変換するには、混合物の見かけのモル質量で割ればよい。 Heの原子量 = 4.0、Neの原子量= 20 より、混合気体の見かけのモル質量は 4.0 × (1/2) + 20 × (1/2) = 12〔g/mol〕 4.8g ÷ 12g/mol = 0.40mol よって、多い順に並べると ウ > ア > イ となる。 |
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| 106 ⑤ | 3点 | ||
| 問7 | 大理石の主成分は石灰岩（炭酸カルシウム）である。炭酸カルシウムに希塩酸を加えると二酸化炭素が発生する。 ［反応式］CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 二酸化炭素の分子量は 44 であり、空気より重いため、上方置換法では捕集できない（③④は不適切）。 発生した二酸化炭素は三角フラスコの下部にたまり、フラスコ内にもともとあった空気が上部から追い出される。気体が混ざることを防ぎ、空気を効率よく追い出すためには、希塩酸の入口となるガラス管はフラスコの下部に、気体の出口となるガラス管はフラスコの上部に位置するようにするのが適切である（②は不適切）。 |
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| 107 ① | 3点 | ||
| 問8 | 水素イオン濃度 [H+] は、酸性／塩基性の強さに対応する。[H+] が高いと酸性が強く（＝pHが小さい）、[H+] が低いと塩基性が強い（＝pHが大きい）。 水溶液A、Bの濃度と体積はどれも同じであり、選択肢にある4種類の物質（塩酸・酢酸水溶液・水酸化ナトリウム水溶液・アンモニア水）は、いずれも1価の酸または塩基であるから、①～④のどの組み合わせも、過不足なく中和する。 したがって、混合する酸と塩基の強弱だけを考えて、反応後の水溶液の酸性／塩基性を判断することができる。 ① 塩酸（強酸）と水酸化ナトリウム（強塩基）の中和からは塩化ナトリウムが生じ、その水溶液は中性である。 ② 塩酸（強酸）とアンモニア（弱塩基）の中和からは塩化アンモニウムが生じ、その水溶液は酸性である。 ③ 酢酸（弱酸）と水酸化ナトリウム（強塩基）の中和からは酢酸ナトリウムが生じ、その水溶液は塩基性である。 ④ 酢酸（弱酸）とアンモニア（弱塩基）の中和からは酢酸アンモニウムが生じ、その水溶液はほぼ中性である。 以上より、水素イオン濃度が最も高い（pHが最も小さい・酸性が最も強い）のは 塩化アンモニウムの水溶液 である。 |
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| 108 ② | 3点 | ||
| 問9 | 【実験Ⅰ】 種類の異なる二つの金属を導線でつないで電解質の水溶液に浸すと、イオン化傾向の大きい金属のほうが水溶液中に溶け出してイオンとなり、電子が導線を伝わって他方の金属に移動する。電子を失った金属の側が負極、電子を受け取った金属の側が正極であり、電流は正極から負極に向かって流れると考える。つまり、イオン化傾向が大きいのは負極側（電子を失った側・電流が流れ込む側）の金属である。 電流はアから出てイに流れ込んでいるので、イオン化傾向は イ > ア となる。 【実験Ⅱ】 金属イオンを含む硫酸塩の水溶液に、よりイオン化傾向の大きい金属を浸すと、浸したほうの金属がイオンとなって溶け出し、もとの金属イオンが電子を受け取って金属として析出する。 ウの硫酸塩水溶液にアを浸したところウが析出しているので、イオン化傾向は ア > ウ である。 【イオン化傾向の大きい順】 実験Ⅰ・実験Ⅱの結果をあわせると、3種類の金属のイオン化傾向は、大きい順に イ > ア > ウ となる。 |
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| 109 ③ | 3点 | ||
| 問10 | 【反応式の確認】 ［希硫酸 + 亜鉛］H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 …（1） ［塩酸 + 亜鉛］2HCl + Zn → ZnCl2 + H2 …（2） 反応に関与する物質の物質量は反応式の係数に比例する。式（1）と式（2）で亜鉛の質量が変わらないとすると、反応に必要な希硫酸と亜鉛の物質量は 1 : 2 となることがわかる。また本問では希硫酸と塩酸のモル濃度が同じであるので、希硫酸と塩酸の体積についても 1 : 2 の比があてはまる。 【グラフの読み取り】 図1より、発生する水素の体積は希硫酸の体積に比例するが、加える希硫酸が一定の量を超えると変化しなくなることが読み取れる。これは、亜鉛がすべて反応に使われてしまうからである。 図1に示された点のうち、左から3つの点を結んでできる右上がりの直線と、4つ目以降を結んでできる水平な直線とを作図してその交点を調べると、希硫酸が 5mL のところでグラフが屈折することがわかる。すなわち、式（1）について、亜鉛と過不足なく反応する希硫酸の体積は 5mL である。また、すべての亜鉛が希硫酸と反応したときに発生する水素は 100mL である。 【塩酸の体積と発生する水素】 同量の亜鉛と反応する塩酸の体積は希硫酸の2倍であるから、式（2）について、亜鉛がすべて反応するのは塩酸の体積が 10mL のときである。 また式（1）と式（2）より、発生する水素の量は変わらないから、亜鉛がすべて反応したときに発生する水素は 100mL である。 【適切なグラフ】 以上より、加えた塩酸と発生した水素の関係を表すグラフは、塩酸の体積が 10mL のところで屈折し、水素が 100mL 発生していることになる。これに合致するグラフは ⑤ である。 |
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| 110 ⑤ | 3点 | ||