類題 問題I 小問集合
- 必要であれば,次の原子量および数値を用いよ。
- 原子量:H=1.0,C=12,N=14,O=16,Na=23,S=32,Cl=35.5,Cu=64
- 気体定数:$R=8.3\times10^{3}\ \mathrm{Pa\cdot L/(K\cdot mol)}$,ファラデー定数:$F=9.65\times10^{4}\ \mathrm{C/mol}$
- 気体を扱う計算では,すべて理想気体として考えよ。
- 問題I・IIは選択肢のア〜(またはア〜シ)から選ぶマーク式,問題III・IVは記述式である。
次の各問いに答えよ。問1〜問15は,選択肢の記号(ア〜)を選んで答える。
問1 原子とイオンに関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 同一周期の元素では,貴ガスを除き,原子番号が大きいほど原子半径は小さくなる。
② 陽イオンの半径は,もとの原子の半径よりも大きい。
③ イオン化エネルギーが大きい原子ほど,陽イオンになりやすい。
④ 17族の原子は,電子1個を受け取って1価の陰イオンになりやすい。
⑤ 同じ電子配置をもつイオンでは,原子番号が大きいほどイオン半径は大きい。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と③ク ①と④ケ ②と⑤コ ③と④サ ③と⑤シ ④と⑤
問2 原子番号が1から20までの元素の中で,基底状態の原子がもつ不対電子の数が2個である元素はいくつあるか。解答はア〜カから選べ。
ア 0個イ 1個ウ 2個エ 3個オ 4個カ 5個
問3 物質の結晶に関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 氷は,水素結合によるすき間の多い構造をもつため,液体の水よりも密度が大きい。
② 黒鉛は電気を通さないが,ダイヤモンドは電気をよく通す。
③ ヨウ素の結晶は分子結晶であり,昇華しやすい。
④ 二酸化ケイ素の結晶は分子結晶であり,融点が低い。
⑤ 金属は,自由電子が結晶中を動けるため,固体でも電気をよく通す。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と③キ ①と④ク ②と③ケ ②と④コ ②と⑤サ ③と⑤シ ④と⑤
問4 放射性核種XとYが物質量比3:1で含まれる物質がある。XとYの半減期はそれぞれ6.0日と18日で,どちらも半減期ごとに物質量が半分になる。この物質に含まれるXとYの物質量の合計を1としたとき,0.22まで減少するのに要する日数はいくらか。最も近い値をア〜クから選べ。
ア 12イ 15ウ 18エ 21オ 24カ 27キ 30ク 33
問5 アンモニアに関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱すると発生する。
② 乾燥させるには,濃硫酸を用いるのがよい。
③ 水にほとんど溶けないので,水上置換で捕集する。
④ 工業的には,鉄を主成分とする触媒を用いて,窒素と水素から合成される。
⑤ 空気より重いので,下方置換で捕集する。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と④ク ②と③ケ ②と⑤コ ③と④サ ③と⑤シ ④と⑤
問6 硫酸銅(II)五水和物 $\mathrm{CuSO_{4}·5H_{2}O}$ を加熱すると,まず一水和物 $\mathrm{CuSO_{4}·H_{2}O}$ になり,さらに加熱すると無水物になる。50.0 gの五水和物がすべて一水和物になったとすると,何gの一水和物が得られるか。最も近い値をア〜オから選べ。
ア 18.0イ 32.0ウ 35.6エ 40.0オ 50.0
問7 電池に関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 電池の負極では,放電のとき還元反応が起こる。
② 鉛蓄電池を放電すると,正極・負極ともに極板の質量が増加する。
③ マンガン乾電池は二次電池であり,充電して繰り返し使用できる。
④ 水素を燃料とする燃料電池では,負極に水素を,正極に酸素を供給する。
⑤ ダニエル電池では,銅板が負極,亜鉛板が正極である。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と③キ ①と⑤ク ②と③ケ ②と④コ ②と⑤サ ③と④シ ④と⑤
問8 下記の化合物のうち,水100 gに溶かした水溶液の凝固点降下度が0.372 Kにならないものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。ただし,水のモル凝固点降下は1.86 K·kg/mol,化合物は完全に水に溶解し,電解質の電離度は1とする。また,( )内の数値は化合物の分子量あるいは式量を表す。
① 3.60 gのグルコース(180)
② 0.585 gの塩化ナトリウム(58.5)
③ 1.11 gの塩化カルシウム(111)
④ 1.20 gの尿素(60)
⑤ 1.42 gの硫酸ナトリウム(142)
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と④ク ①と⑤ケ ②と④コ ②と⑤サ ③と④シ ③と⑤
問9 気体に関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 圧力が一定のとき,一定量の気体の体積は,セルシウス温度に比例する。
② 混合気体の全圧は,各成分気体の分圧の積に等しい。
③ 実在気体は,低温・高圧にするほど,理想気体からのずれが小さくなる。
④ 水上置換で,容器の内外の水面の高さをそろえて捕集した気体の分圧は,大気圧から水蒸気圧を引いた値に等しい。
⑤ 同温・同圧で同体積の気体は,種類によらず同数の分子を含む。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と③ク ②と④ケ ②と⑤コ ③と④サ ③と⑤シ ④と⑤
問10 標高が100 m高くなるごとに,温度は0.60℃,気圧は10.0 hPaずつ低下する。標高0 mの地点で気圧が $1.00\times10^{5}$ Pa,気温が27℃であるとすると,その地点の3000 m上空における空気の密度[g/L]は,標高0 mにおける密度の何%になるか。最も近い値をア〜キから選べ。ただし,空気の組成は同じで,空気は理想気体とする。
ア 65.8%イ 70.0%ウ 72.5%エ 74.5%オ 76.5%カ 80.5%キ 85.5%
問11 硝酸の工業的製法に「オストワルト法」がある。この方法では,アンモニアを白金などの触媒の存在下で酸素と反応させて一酸化窒素をつくる。この一酸化窒素から得られる二酸化窒素を水に吸収させて硝酸にする。質量パーセントで63.0%の硝酸(密度1.40 g/cm³)は,アンモニア5.10 kgから最大で何L製造できるか。ただし,アンモニアの窒素原子がすべて硝酸になるものとする。触媒として適切なものを①,製造できる体積を②として,①,②にあてはまる語句と数値の組合せとして最も適切なものをア〜ケから選べ。
| ① | ② |
|---|
| ア | 白金 | 13.5 L |
| イ | 白金 | 21.4 L |
| ウ | 白金 | 42.9 L |
| エ | 酸化バナジウム(V) | 13.5 L |
| オ | 酸化バナジウム(V) | 21.4 L |
| カ | 酸化バナジウム(V) | 42.9 L |
| キ | 四酸化三鉄 | 13.5 L |
| ク | 四酸化三鉄 | 21.4 L |
| ケ | 四酸化三鉄 | 42.9 L |
問12 ナトリウムの単体は,塩化ナトリウムの溶融塩電解によって製造される。9.20 kgのナトリウムの単体を得るためには,5.00 Aの電流で電気分解すると何秒かかるか。最も近い値をア〜オから選べ。ただし,通じた電流はナトリウムの析出のみに用いられたものとする。
ア $1.93\times10^{6}$イ $3.86\times10^{6}$ウ $7.72\times10^{6}$エ $1.54\times10^{7}$オ $3.86\times10^{7}$
問13 $a\mathrm{A}+b\mathrm{B}\to c\mathrm{C}$($a$,$b$,$c$は係数)で表される化学反応がある。A,Bの濃度を変えて反応を進行させたところ,反応初期におけるCの生成速度 $v$ は下表の通りであった。①この反応の反応速度式はどのように表せるか。②反応速度定数 $k$ はいくらか。①,②の答えの組合せとして最も適切なものをア〜ケから選べ。
| 実験 | [A] (mol/L) | [B] (mol/L) | $v$ (mol/(L·s)) |
|---|
| I | 0.10 | 0.40 | $2.0\times10^{-3}$ |
| II | 0.20 | 0.40 | $8.0\times10^{-3}$ |
| III | 0.20 | 0.80 | $1.6\times10^{-2}$ |
| ① | ② |
|---|
| ア | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]$ | 0.050 |
| イ | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]$ | 0.13 |
| ウ | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]$ | 0.50 |
| エ | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^{2}$ | 0.050 |
| オ | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^{2}$ | 0.13 |
| カ | $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^{2}$ | 0.50 |
| キ | $v=k[\mathrm{A}]^{2}[\mathrm{B}]$ | 0.050 |
| ク | $v=k[\mathrm{A}]^{2}[\mathrm{B}]$ | 0.13 |
| ケ | $v=k[\mathrm{A}]^{2}[\mathrm{B}]$ | 0.50 |
問14 次の記述①〜⑤のうち,アセトンとアセトアルデヒドに共通する性質をすべて選べ。解答はア〜シから選べ。
① 水によく溶ける。
② 銀鏡反応を示す。
③ ヨードホルム反応を示す。
④ 還元すると,第二級アルコールになる。
⑤ 穏やかな条件で酸化されて,同じ炭素数のカルボン酸になる。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と③ク ①と⑤ケ ②と③コ ②と⑤サ ③と④シ ④と⑤
問15 高分子化合物A〜Eに関する次の記述①〜⑤のうち,正しいものをすべて選べ。解答はア〜シから選べ。高分子化合物の構造は,繰り返し単位で示してある。
A $\mathrm{[{-}CH_{2}{-}CH(OCOCH_{3}){-}]_{n}}$
B $\mathrm{[{-}CF_{2}{-}CF_{2}{-}]_{n}}$
C $\mathrm{[{-}CH_{2}{-}CH{=}CH{-}CH_{2}{-}]_{n}}$
D $\mathrm{[{-}O{-}CH_{2}CH_{2}{-}O{-}CO{-}C_{6}H_{4}{-}CO{-}]_{n}}$
E $\mathrm{[{-}O{-}CH(CH_{3}){-}CO{-}]_{n}}$
① Aをけん化(水酸化ナトリウム水溶液で加水分解)すると,ポリビニルアルコールが得られる。
② Bは縮合重合で合成され,フライパンの表面加工に用いられる。
③ Cは,1,3-ブタジエンの縮合重合で合成される合成ゴムである。
④ Dは熱硬化性樹脂であり,ペットボトルの原料として用いられる。
⑤ Eは,生分解性をもつ。
ア ①のみイ ②のみウ ③のみエ ④のみオ ⑤のみカ ①と②キ ①と③ク ①と⑤ケ ②と③コ ②と⑤サ ③と④シ ④と⑤