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第1問 次の問い(問1~5)に答えよ。(配点 20)

問1 原子がL殻に電子を3個もつ元素を、次の①~⑤のうちから一つ選べ。1

① Al

➁B

③ LI

④Mg

⑤N

問2 表1に示した窒素化合物は肥料として用いられている。これらの化合物のう ち、窒素の含有率(質量パーセント)が最も高いものを、後の①~④のうちから 一つ選べ。 2

①$NH_4 CI$

➁$(NH_2)_2 CO$

③$NH_4 NO_3$

④$(NH_4）_2 SO_4$

問3 2種類の貴ガス(希ガス)AとBをさまざまな割合で混合し、温度一定のも とで体積を変化させて、全圧が一定値か。になるようにする。元素Aの原子量 が元素Bの原子量より小さいとき、貴ガスの分圧と混合気体の密度の関係 を表すグラフはどれか。最も適当なものを、次の①~⑤のうちから一つ選べ。

3

問4 非品質に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次 の①~④のうちから一つ選べ。 4

① ガラスは一定の融点を示さない。

② アモルファス金属やアモルファス合金は、高温で融解させた金属を急速に 冷却してつくられる。

③ 非品質の二酸化ケイ素は、光ファイバーに利用される。

④ ポリエチレンは、非晶質の部分(非結晶部分・無定形部分)の割合が増える ほどかたくなる。

問5 空気の水への溶解は、水中生物の呼吸(酸素の溶解)やダイバーの減圧症(溶 解した窒素の遊離)などを理解するうえで重要である$1.0×10^5 Pa$の$N_2$と$O_2$の 溶解度(水1Lに溶ける気体の物質量)の温度変化をそれぞれ図1に示す。$N_2$と$O_2$ の水への溶解に関する後の問い (a・b) に答えよ。ただし、$N_2$ と$O_2$ の水への溶解は、ヘンリーの法則に従うものとする。

a $1.0×10^5 Pa$で$○_2$が水20Lに接している。同じ圧力で温度を 10℃ から 20℃にすると、水に溶解している $O_2$の物質量はどのように変化するか。 最も適当な記述を、次の①~⑤のうちから選べ。 5

①$3.5×10^{-4}$mol 減少する。

➁$7.0×10^{-3}$mol 減少する。

③ 変化しない。

④$3.5×10^{-4}$mol 増加する。

⑤ $7.0×10^{-3}$mol 増加する。

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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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(a)の$CaCl_2$水溶液と$pH$と最も近い$pH$の値を持つ水溶液を、次の1～4のうちから一つ選べ。
ただし、混合する酸および塩基の水溶液はすべて、濃度が$0.100mol/L$,体積は$10.0ml$とする。
1.希硫酸と水酸化カリウム水溶液を混合した水溶液
2.塩酸と水酸化カリウム水溶液を混合した水溶液
3.塩酸とアンモニア水を混合した水溶液
4.塩酸と水酸化バリウム水溶液を混合した水溶液

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図1に示す塩化カリウム$KCI$. 硝酸カリウム$KNO_3$, および硫酸マグネシウ$MgSO_4$の水に対する溶解度曲線を用いて、
固体の溶解および析出に関する後の問い(a・b)に答えよ。

b $MgSO_4$の水溶液を冷却して得られる結晶は、$MgSO_4$の水和物である。
水$100g$に、ある量の$MgSO_4$が溶けている水溶液Aを$14℃$に冷却する。
このとき、析出する$MgSO_4$の水和物の質量が$12.3g$であり、その中の水和水の質量が$6.3g$である場合、冷却前の水溶液Aに溶けている$MgSO_4$の質量は何$g$か。
最も適当な数値を、次の①～⑥のうちから一つ選べ。

①$28$ ②$30$ ③$32$ ④$34$ ⑤$36$ ⑥$42$
※図は動画内参照