| 問1 | 電子式は、元素記号のまわりに価電子を「・」で示して書く。原子Xの価電子は6個なので、Xは16族の原子だとわかる。 ①（誤）アルミニウム（Al）は13族の元素で、価電子は3個。 ②（誤）リン（P）は15族の元素で、価電子は5個。 ③（正）硫黄（S）は16族の元素で、価電子は6個。 ④（誤）塩素（Cl）は17族の元素で、価電子は7個。 よって、原子Xに当てはまるものは硫黄である。 |
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|---|---|---|---|
| 1 ③ | 3点 | ||
| 問2 | 元素記号の左上には質量数を書く。質量数と原子番号の差が中性子の数を表し、1H（水素）、2H（ジュウテリウム）、3H（トリチウム）は同じ元素の原子で中性子の数が異なるので互いに同位体である。 ア（正）陽子の数は原子番号と一致する。水素の同位体は、すべて1個の陽子をもつ。 イ（誤）同位体は中性子の数が互いに異なる。1Hは0個、2Hは1個、3Hは2個の中性子をもつ。 ウ（正）電子の数は陽子の数と等しい。水素の同位体は、すべて1個の電子をもつ。 よって、正しいものは⑤ アとウである。 |
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| 2 ⑤ | 3点 | ||
| 問3 | 5個の価電子をもつN原子が、3個の不対電子をH原子とそれぞれ共有してNH3分子をつくっている。N原子のもつ非共有電子対がH+に提供されて配位結合をつくることにより、NH4+がつくられる。 | ||
| 3 ③ | 3点 | ||
| 問4 | ①（正）黒鉛は、共有結合の結晶のなかでも例外であり、金属ではないが自由電子をもつため、電気伝導性がある。 ②（誤）オゾンは淡青色で特異臭をもつ有毒の気体である（沸点は-111℃）。 ③（正）リンの同素体には黄リンや赤リンがある。黄リンは自然発火するので水中に保存する。 ④（正）硫黄の同素体には斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄がある。ゴム状硫黄はゴムのような弾性を示す。 よって、誤りを含むものは②である。 |
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| 4 ② | 3点 | ||
| 問5 | 【化合物A】 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O 生成する化合物は炭酸カルシウム（CaCO3）である。 【化合物B】 NaOH + HCl → NaCl + H2O 生成する化合物は塩化ナトリウム（NaCl）である。 ① ベーキングパウダーの主成分は炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）である。 ② 塩化ナトリウム（食塩）は、調味料や、多様な化学工業の原料として用いられる。 ③ 乾燥材や発熱材に用いられるのは、塩化カルシウム（CaCl2）である。 ④ 炭酸カルシウムは、セメントの主原料として用いられる。 以上より、適当な組み合わせは、Aの用途－④、Bの用途－②となる。 |
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| 5 ④ 6 ② |
3点 全答 |
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| 問6 | （体積〔cm3〕）×（密度〔g/cm3〕）=（質量〔g〕） （質量〔g〕）÷（モル質量〔g/mol〕）=（物質量〔mol〕） （物質量〔mol〕）×（アボガドロ定数〔/mol〕）=（粒子数〔個〕） これらの関係を当てはめると、求める値は、 1.0cm3 × 5.95g/cm3 ÷ 70g/mol × 6.0 × 1023/mol = 5.1 × 1022 個となる。 |
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| 7 ⑤ 8 ① |
3点 全答 |
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| 問7 | 酸や塩基の濃度を求めるため、中和点に達するのに要した酸や塩基の体積を調べる操作が中和滴定である。滴定に用いる物質が強酸か弱酸か、また強塩基か弱塩基かの組み合わせにより、生成する水溶液の性質（酸性・塩基性・中性）が異なるため、中和点付近でのpHの変化のしかた（滴定曲線の形）も異なる。滴定のためには、中和点付近のpHの変化によって大きく色が変化するように適切な変色域をもつ指示薬を使う必要がある。 ［酢酸］ 弱酸 ［塩酸］ 強酸 ［水酸化ナトリウム］ 強塩基 ［指示薬X］メチルオレンジ：変色域は pH3.1（赤）～pH4.4（橙黄） で酸性側 ［指示薬Y］フェノールフタレイン：変色域は pH8.0（無）～pH9.8（赤） で塩基性側 酢酸と水酸化ナトリウムは弱酸＋強塩基の組み合わせであり、生成する水溶液は塩基性を示す。中和点付近のpHは塩基性側で大きく変化する。中和点は、酸性側に変色域をもつ指示薬Xでは正確に測定できないが、塩基性側に変色域をもつ指示薬Yでは正確に測定できる。 塩酸と水酸化ナトリウムは強酸＋強塩基の組み合わせであり、生成する水溶液は中性を示す。中和点付近のpHは、強酸性側から強塩基性側に大きく変化する。中和点は、指示薬Xでも指示薬Yでも正確に測定できる。 以上より、酸の濃度を正確に求められない組み合わせは、① 酢酸水溶液と指示薬X を用いた場合である。 |
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| 9 ① | 3点 | ||
| 問8 | 反応の前後で酸化数の変化している物質があるかどうかを検討する。 ①（正）過酸化水素（H2O2）に含まれる O の酸化数は -1 であり、生成した水（H2O）に含まれる O の酸化数は -2 、酸素（O2）に含まれる O の酸化数は 0 である。過酸化水素自体が、酸化され、かつ還元されている。 ②（誤）酸化数の変化した物質はない。 ③（誤）酸化数の変化した物質はない。 ④（誤）酸化数の変化した物質はない。 |
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| 10 ① | 3点 | ||
| 問9 | 【操作Ⅰの前】 Xに含まれる物質のそれぞれについて、60℃ の水 100g にどれだけ溶けているかを、表1をもとに確認する。 酸化鉄（Fe2O3）は不溶のため、10g がすべて溶けずに残っている。 ナフタレンの溶解度は 0.013g であるから、わずかに溶けているが、10g のうちの大部分（ 9.987g ）は溶けずに残っている。 硝酸カリウム（KNO3）の溶解度は 109g であるから、50g はすべて溶けている。 【操作Ⅰ】 図2によると、操作Ⅰの結果として固体と液体が分離しているため、操作Ⅰは濾過だとわかる。 分離された固体のほうは、溶けていない酸化鉄すべてと、溶け残った大部分のナフタレンから成っている。 分離された液体のほうには、硝酸カリウムすべてと、わずかに溶けたナフタレンが含まれている。 【操作Ⅱ】 操作Ⅱの結果として、操作Ⅰで得られた固体が酸化鉄とナフタレンに分離されている。 分子結晶であるナフタレンは昇華しやすいことから、操作Ⅱにふさわしい分離方法は昇華法だと考えられる。 【操作Ⅲ】 硝酸カリウムは温度による溶解度の差が大きいので（表1参照）、再結晶により多くの固体を析出させることができる。 操作Ⅰで得られた液体を 20℃ まで冷やしたとすると、硝酸カリウムの溶解度は 31.6g であるため、（ 50 - 31.6 = ）18.4g が析出する。 いっぽう、20℃ でのナフタレンの溶解度は 0.0028g であるから、溶けていたうちの（ 0.013 - 0.0028 = ）0.0102g が析出する。 結晶が析出した飽和水溶液を操作Ⅰ（濾過）により分離することで、固体と水溶液に分離できる。 分離した固体のうち、ごく微量のナフタレンは常温で昇華するため、硝酸カリウムを単独で取り出すことができる。 【正しい組み合わせ】 以上より、正しい組み合わせは⑥ 操作Ⅱ－昇華法（昇華）、操作Ⅲ－再結晶となる。 |
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| 11 ⑥ | 3点 | ||
| 問10 | 【状況】 2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O …（1） 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O …（2） H2S から S を生成しようとしている。そのための反応物として、式（2）のとおり SO2 が必要となるが、その SO2 も、式（1）により H2S から作らなければならない。そして H2S の総量は決まっている。SO2 を多く作れば、そのぶん多くの S を生成できるが、限度を超えると、材料となる H2S のほうが足りなくなってしまい、生成可能な S の量は減少する。その量的関係を見出す問題である。 ※このような状況から、正解は②または③と予想できる。 【例：x = 0.5 の場合】 反応式の係数比が物質量の比と等しいことから考える。 式（1）で使う H2S が 0.5mol のため、生成する SO2 は 0.5mol 。 式（2）のために残っている H2S は 2.5mol あるが、H2S と SO2 を 2 : 1 の物質量比で必要とするため、H2S が過剰であり、反応は 1.0mol : 0.5mol で起こる。 したがって S の生成量は 1.5mol となる（図3のとおり）。 【過不足なく反応する場合】 式（1）で x〔mol〕 の H2S を使ったとき、生成する SO2 も x〔mol〕 となる。また、式（2）のために残してある H2S は（ 3.0 - x ）mol である。 そこで、( 3.0 - x ) と x がちょうど 2 : 1 の物質量比になれば、H2S と SO2 を過不足なく反応させて、最大量の S を生成できる。 ( 3.0 - x ) : x = 2 : 1 を解いて、x = 1.0 。つまり、x = 1.0〔mol〕 のときに、生成する S は最大（3.0mol）となる。 以上より、適切なグラフは ③ である。 |
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| 12 ③ | 3点 | ||