| 問1 | ①（正）水の電気分解では、陰極側で水素、陽極側で酸素が発生する。 ②（正）酸素は水に溶けないため、水上置換法で捕集できる。 ③（正）反応の前後で、水素原子の酸化数は +1 → 0 と変化しており、還元されている。また酸素原子の酸化数は -2 → 0 と変化しており、酸化されている。これは水素を酸化剤、酸素を還元剤とする酸化還元反応である。 ④（誤）反応式の係数から、発生するH2とO2の物質量の比は 2 : 1 となる。またH2の分子量は2.0、O2の分子量は32である。そこで、たとえば、H2が2mol、O2が1mol発生したとすると、H2の質量は 2mol × 2.0g/1mol = 4mol、O2の質量は 1mol × 32g/1mol = 32molとなり、質量比は 1 : 8 となる。 |
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| 11 ④ | 3点 | |||
| 問2 | a | C原子とO原子の酸化数が反応の前後でどのように変化したかを調べる。 左辺のCO2において、Cの酸化数は +4 、Oの酸化数は -2 である。 右辺のCH4において、Cの酸化数は -4 である。 右辺のH2Oにおいて、Oの酸化数は -2 である。 以上から、Cの酸化数は +4 → -4 と減少しており、還元されている。またOの酸化数は -2 → -2 と変化しておらず、酸化も還元もされていない。 |
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| 12 ⑥ | 3点 | |||
| b | 反応式の係数から、2種類の反応物のうち、どちらが過剰になるかを判断する。少ない方の物質を基準にして反応に関与する物質量を定め、生成するCO2の物質量を求める。 ア … 0.5molのCaCO3と1molのHClが反応し、CO2は0.5mol生成する。 イ … 1molの(COOH)2と1molのH2O2が反応し、CO2は2mol生成する。 ウ … ( 1/3 ) molのFe2O3と1molのCOが反応し、CO2は1mol生成する。 エ … 1molのCOと0.5molのO2が反応し、CO2は1mol生成する。 以上から、生成するCO2の物質量が最も多いものはイである。 |
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| 13 ② | 3点 | |||
| c | C-H結合とC-Cl結合は、いずれも電荷にかたよりのある極性結合であるが、分子の形により極性が互いに打ち消し合うときは、全体としては無極性分子になる。 Cが4つのHと結合したCH4と、Cが4つのClと結合したCCl4は正四面体形となるため、無極性分子である。 |
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| 14-15 ① ⑤ 全答 順不同 |
3点 | |||
| 問3 | a | 【O2の物質量】 O2の分子量 = 32 より、3200g ÷ 32g/1mol = 100mol 【H2の物質量】 反応式の係数より、100molのO2を生成するには200molのH2が必要となる。 【H2の質量】 H2の分子量 = 18 より、200mol × 18g/1mol = 3600g = 3.6kg |
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| 16 ⑤ | 2点 | |||
| b | 式(2)において1molのCO2を使用するとき、反応式の係数より、過不足なく反応するH2は4mol、生成するH2Oは2molとなる。 H2の使用量を4molより多くしても、CO2が不足するため生成するH2Oは増えない。 これらより、グラフは（ H2 , H2O ） = （ 4, 2 ）となる点で折れる。 |
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| 17 ③ | 2点 | |||
| c | 問3a より、3.2kgのO2の物質量は100molである。このとき同時に生成したH2は、反応式の係数より200molとなる。 式(2)で200molのH2を使うとき、得られるH2Oは100molとなる。 H2Oの分子量 = 18 より、 100mol × 18g/1mol = 1800g = 1.8kg |
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| 18 ③ | 4点 | |||