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第1問 次の問い(問1~4)に答えよ。(配点 20)

問1 すべての化学結合が単結合からなる物質として最も適当なものを、次の①~ ④のうちから一つ選べ。 1

①CH3CHO

②C2H2

③ Br2

④BaCl 2

問2 次の文章を読み、下線部(a)・(b)の状態を示す用語の組合せとして最も適当な ものを、後の①~⑧③のうちから一つ選べ。 2

海藻であるテングサを乾燥し、熱湯で溶出させると流動性のあるコロイド溶 液が得られる。この溶液を冷却すると(a)流動性を失ったかたまりになる。さ らに、このかたまりから水分を除去すると(ｂ)乾燥した寒天ができる。
※動画の図参照

問3 水蒸気を含む空気を温度一定のまま圧縮すると、全圧の増加に比例して水蒸 気の分圧は上昇する。水蒸気の分圧が水の飽和蒸気圧に達すると、水蒸気の一 部が液体の水に凝縮し、それ以上圧縮しても水蒸気の分圧は水の飽和蒸気圧と 等しいままである。

分圧$3 .0×10^3$ Pa の水蒸気を含む全圧 $1.0×10^3$Pa ,温度300K,体積 24.9 L の空気を、気体を圧縮する装置を用いて、温度一定のまま、体積8.3Lにまで 圧縮した。この過程で水蒸気の分圧が300Kにおける水の飽和蒸気圧であ $3.6×10^3$Paに達すると、水蒸気の一部が液体の水に凝縮し始めた。図1は 圧縮前と圧縮後の様子を模式的に示したものである。圧縮後に生じた液体の水 の物質量は何molか、最も適当な数値を、後の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし、気体定数は $R = 8.3×10^3$式量 72)の結晶構造に関する次の記述を読み、後の問 い(a~c)に答えよ。

問4 硫化カルシウム CaS (式量 72)の結晶構造に関する次の記述を読み、後の問 い(a~c)に答えよ。

CaSの結晶中では、カルシウムイオン $Ca^2+$ と硫化物イオンSが図2に 示すように規則正しく配列している。結品中の$Ca^-2+$と-の配位数はいずれ もアで、単位格子は$Ca^2+$ と²がそれぞれ4個ずつ含まれる立方体で ある。隣り合う $Ca^2+$ とは接しているが、 (a) 電荷が等しい $Ca^2+$ どうし。 およびぶどうしは、結晶中で互いに接していない。$Ca^2+$のイオン半径をca.$ S^2$のイオン半径をR』とすると$rca < Rs$であり、CaSの結品の単位格 子の体積はイ で表される。

a 空欄 ア・イ に当てはまる数字または式として最も適当なもの を、それぞれの解答群の①~⑤のうちから一つずつ選べ。

アの解答群

①4

➁6

③8

④10

⑤12

イの解答群　5

① $V=８(Rs^3 +rca)^3$

➁$V = 32(Rs^3 + rcs^3)$

③$V =(Rs+rca )^3$

④$V = \dfrac{16}{3}\pi (Rs^3 + rcs^3)$

⑤$V = \dfrac{4}{3}\pi(Rs^3+ rcs^3)$

b エタノール 40mLを入れたメスシリンダーを用意し、CaSの結品40gを このエタノール中に加えたところ、結晶はもとの形のまま溶けずに沈み、 図3に示すように、40の日盛りの位置にあった液面が55の日盛りの位置に 移動した。この結晶の単位格子の体積は何cm²か。最も適当な数値を、 後の①~⑤のうちから一つ選べ。ただし、アボガドロ定数を $6 .0×1０^{23} / mol$ とする。 6 cm ³

①$4.5×10^{-23}$

➁$1.8×10^{-23}$

③$3.6×10^{-22}$

④$6.6×10^{-22}$

⑤$1.3×10^{-21}$

c 図2に示すような配列の結晶構造をとる物質はCaS以外にも存在する。 そのような物質では、下線部(a)に示すのと同様に、結晶中で陽イオンどう し、および陰イオンどうしが互いに接していないものが多い。結品を構成す る2種類のイオンのうち、イオンの大きさが大きい方のイオン半径をR.小 さい方のイオン半径をとして結晶の安定性を考える。このとき、Rが エ 「以上になると、図2に示す単位格子の断面の対角 線(破線)上で大きい方のイオンどうしが接するようになる。その結果、この 結晶構造が不安定になり、異なる結晶構造をとりやすくなることが知られて いる。 +

空欄 ウ エ に当てはまる数字として最も適当なものを、後の ①~⑩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。

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表1のA欄に示す2種類の金属イオンを含む水溶液㋐〜㋒がある。
一方の金属イオンを沈殿として得たい。
このとき、B欄の操作では一方の金属イオンのみを沈殿させることができない水溶液は㋐〜㋒のどれか。
すべてを正しく選 んでいるものを、後の①～⑥のうちから一つ選べ。
ただし、金属イオンはそれ ぞれの硝酸塩を水に溶かしたものとする。

水溶液㋐
銀イオン:$\ce{Pb^{2+}},\ce{Fe^{2+}}$
操作:水溶液に塩酸を加えて沈殿を得る。

水溶液㋑
銀イオン:$\ce{Fe^{3+}},\ce{Zn^{2+}}$
操作:過剰のアンモニアを加えて沈殿を得る。

水溶液㋒
銀イオン:$\ce{Ca^{2+}},\ce{Ba^{2+}}$
操作:水溶液にアンモニアを加え弱塩基性としてから、
炭酸アンモニウムを加えて沈殿を得る。
※表は動画内参照