カテゴリー: 化学基礎

正解　1

1　×　純粋な水は融点と凝固点が 0 ℃なので、水は 0 ℃で凍ります。

しかし、水に何かが溶けている水溶液では、凝固点が 0 ℃より下がります。そのため、生理食塩水は 0 ℃より低い温度で凍ります。（例えば、海水は 0 ℃より低い温度で凍ります。）

また、純粋な水の沸点は 100 ℃なので、水は 100 ℃で沸騰します。しかし、水に何かが溶けている水溶液では、沸点は 100 ℃より高くなります。

2　〇　生理食塩水に含まれる塩化物イオン Cl^－ と硝酸銀水溶液の銀イオン Ag⁺ から、白色沈殿（塩化銀）が生じます。

Ag⁺　+　Cl^－　→　AgCl

3　〇　生理食塩水は塩化ナトリウムが溶けているので、電離して塩化物イオン Cl^－ とナトリウムイオン Na⁺ が等しい量だけ生じます。

NaCl　→　Na⁺　+　Cl^－

4　〇　ナトリウムイオンは黄色の炎色反応を示します。

正解　6

実験結果より、コップⅢだけ BTB 溶液が青となりました。

BTB 溶液は、酸性 ( pH ＜ 6.0 ) で黄色、中性 ( pH = 6.0 ～ 7.6 ) で緑色、塩基性 ( pH ＞ 7.6 ) で青色です。

飲料水 X は pH = 8.8～9.4 なので、コップⅢが飲料水 X です。

実験結果より、コップⅠだけ電球がつきました。

電気を通すために、コップⅠにはイオンが多く含まれる飲料水が入っています。

最も多くイオンを含んでいる飲料水は Z です。そこで、コップⅠは飲料水 Z です。

問 Ⅰ　正解　3

H₂O では H－O 結合の共有電子対が酸素原子側に引きつけられるので、水素原子が +1 です。（酸素原子の酸化数は －2 ）

CH₄ では H－C 結合の共有電子対が炭素原子側に引きつけられるので、水素原子が +1 です。（炭素原子の酸化数は －4 ）

H₂ では H－H 結合の共有電子対に偏りはないので、水素原子の酸化数は 0 です。

したがって、酸化数が +1 となる原子をもつのは H₂O と CH₄ です。

また H₂O と CH₄ の分子のうち、分子全体で無極性となるのは 正四面体形の CH₄ です。

H₂O は折れ線形のため、分子全体で極性をもちます。

まとめると、酸化数が +1 の原子を含む無極性分子は CH₄ のみです。

問 Ⅱ　正解　A　6　　　　　B　3

炭素原子 A

炭素原子 A の酸化数を数えます。炭素原子 A には、4 つの共有結合があります。

C－C 結合に共有電子対の偏りはありません。

C－H 結合では、共有電子対の電子を炭素原子が引きつけます。これより酸化数は －1 × 2 = －2

C－O 結合では、共有電子対の電子を酸素原子が引きつけます。これより酸化数は +1

以上を合計すると、－2 + (+1) = －1

したがって炭素原子 A の酸化数は －1 です。

炭素原子 B

炭素原子 B の酸化数を数えます。炭素原子 B には、4 つの共有結合があります。

C－C 結合に共有電子対の偏りはありません。

C＝O 結合では、共有電子対の電子を酸素原子が引きつけます。これより酸化数は +1 × 2 = +2

C－O 結合では、共有電子対の電子を酸素原子が引きつけます。これより酸化数は +1

以上を合計すると、+2 + (+1) = +3

したがって炭素原子 B の酸化数は +3 です。

問Ⅰ　正解　4

塩化水素 HCl は 1 価の強酸、水酸化ナトリウム NaOH は 1 価の強塩基です。

そこで、試料を希釈した溶液の塩化水素のモル濃度を C mol/L として、これを 10 mL はかりとったとします。この溶液を 0.1 mol/L の水酸化ナトリウム水溶液 15 mL で中和すると考えます。

C[mol/L] × 1価 × \(\frac{10[mL]}{1000[mL]}\) = 0.1[mol/L] × 1価 × \(\frac{15[mL]}{1000[mL]}\)

これを解くと C = 0.15[mol/L]

これより、試料の HCl モル濃度の約 3 mol/L を、0.15 mol/L まで希釈したいことがわかります。

\(\frac{0.15[mol/L]}{3[mol/L]}\) = \(\frac{1}{20}\)

試料のモル濃度を 20 分の 1 にしたいので、20 倍に希釈します。

問Ⅱ　正解　4

水酸化ナトリウム水溶液の滴下量が正しい量より大きくなるということは、実験操作の途中で酸が混入している可能性があります。つまり、試料がどこかの段階で混入していると思われます。

あるいは、何らかの理由で中和点に気付かずに水酸化ナトリウム水溶液を滴下しすぎた、実験操作のどれかで正確に値を読み取っていない、などの原因も考えられます。

1　×　試料をはかりとるホールピペットが水でぬれている場合は、試料が薄まるので酸の量が減り、水酸化ナトリウム水溶液の滴下量は小さくなります。

2　×　コニカルビーカーが水でぬれていても試料の量は変わらないので、水酸化ナトリウム水溶液の滴下量は正しくなります。

3　×　フェノールフタレイン溶液を多量に加えると、変色域が酸性側に移動すると考えられます。そのため、水酸化ナトリウム水溶液を滴下すると、正しい量より少ない時点で変色すると思われます。

4　〇　ビュレット内の空気が滴定中に抜けるということは、ビュレットの液面の目盛りが下がります。

水酸化ナトリウム水溶液を実際に滴下した量よりも液面の目盛りが下がるので、より多くの量を滴下したと見えてしまいます。

（実際には正しい量の水酸化ナトリウム水溶液を滴下しましたが、空気の体積分だけ滴下量を大きく記録してしまったことになります。）

問Ⅲ　正解　2

密度が 1.04 g/cm³ と測定できたので、試料 10 mL (= 10 cm³) の質量は

1.04[g/cm³] × 10[cm³] = 10.4[g]

モル濃度が 2.60 mol/L なので、10 mL の試料に含まれる塩化水素 HCl の物質量は

2.60[mol/L] × \(\frac{10}{1000}\)[L] = 0.0260[mol]

HCl の分子量は 36.5 であるから、物質量が 0.0260mol のHCl の質量は

36.5[g/mol] × 0.0260[mol] = 0.949[g]

これらより、求める質量パーセント濃度は

\(\frac{0.949[g]}{10.4[g]}\) × 100 ≒ 9.13[%]

となります。

問Ⅳ　正解　3

次亜塩素酸ナトリウム NaClO は、弱酸である次亜塩素酸 HClO と強塩基である水酸化ナトリウム NaOH の塩です。

(1)の式では、弱酸の塩に強酸である塩酸 HCl を加えることで、弱酸の HClO が遊離して強酸の塩 NaCl が生成しています。

【反応】あ

過酸化水素水に酸化マンガン(Ⅳ)を加えると、酸素が発生します。

2 H₂O₂　→　2 H₂O　+　O₂

酸化マンガン(Ⅳ)は触媒としてはたらいていて、反応式には出てきません。

この反応は過酸化水素の分解反応（酸化還元反応）であり、酸化マンガン(Ⅳ)は反応を速く進めるために加えられています。

【反応】い

酢酸ナトリウムは弱酸の塩であり、強酸である希硫酸を加えると弱酸である酢酸が遊離して、酢酸のにおいである刺激臭がします。

2 CH₃COONa　+　H₂SO₄　→　2 CH₃COOH　+　Na₂SO₄

【反応】う

亜鉛 Zn に希塩酸 HCl を加えると水素が発生します。

Zn　+　2 HCl　→　ZnCl₂　+　H₂

亜鉛原子が酸化され、水素原子が還元される酸化還元反応です。

【反応】あ～うでは、いが弱酸の遊離反応で、あとうが酸化還元反応です。式(1)と類似性の高い反応はいです。

正解　4

1　〇　顔を近づけて薬品のにおいを鼻で直接かぐと、有毒な気体を大量に吸ってしまう可能性があるので危険です。一度に大量の薬品を吸い込まないように、手であおいでにおいをかぎます。

2　〇　薬品が皮膚についた場合は、すぐに大量の水で薬品を洗い流します。

3　〇　濃塩酸は毒性のある揮発性（蒸発しやすい）の液体なので、換気のよい場所で扱います。

4　×　濃硫酸を水で希釈するときは、大きな熱量が発生します。濃硫酸に水を垂らすと、水が沸騰して飛び散り危険です。ビーカーの純水に少しずつ濃硫酸を加えて希釈します。

5　〇　突沸（いきなり沸騰すること）などで薬品が飛び出る可能性があるので、試験管の口の方向には人がいないようにします。

正解　2

1　〇　沸点以下の温度でも、液体は液面から蒸発してゆっくりと気体になっています。

2　×　ヨウ素 I₂ や二酸化炭素（ドライアイス） CO₂ は、気体から固体に、また固体から気体に状態変化します。気体から固体、固体から気体への状態変化は昇華と言います。

3　〇　一定温度でも、気体分子の速度にはばらつきがあります。空間を速く飛びまわる分子も、ゆっくり動く分子もあります。

温度が高くなると気体分子の動きは活発になるので、気体分子の平均の速度は速くなります。

4　〇　分子は、気体・液体・固体のどの状態でも熱運動をしています。固体の分子結晶では分子の位置が決まっているので、分子はその位置で振動しています。

正解　4

この操作では、2 つの洗気びんを通すことで、塩化水素 HCl と水 H₂O を取り除きます。1 つの洗気びんで 1 つの物質（塩化水素か水のどちらか）を除きます。

まず、塩化水素 HCl を除くために気体を水に通します。塩化水素は水に溶けます。そのあとで濃硫酸に通して水蒸気を除きます。濃硫酸は水分を吸収します。

先に濃硫酸に通すと、次の水のガラス容器で再び水蒸気が発生してしまいます。

塩化水素を水に溶かすと塩酸になります。塩酸は強酸なので、洗気びんのなかの水は酸性になり pH は小さくなります。

正解　3

1　×　窒素 28 g では、窒素原子の物質量は \(\frac{28[g]}{14[g/mol]}\) = 2.0[mol]となります。

酸素 28 g では、酸素原子の物質量は \(\frac{28[g]}{16[g/mol]}\) ≒ 1.8[mol]となります。

（窒素分子で考えると N₂ なので、物質量は \(\frac{28[g]}{28[g/mol]}\) = 1.0[mol]

　酸素分子で考えると O₂ なので、物質量は \(\frac{28[g]}{32[g/mol]}\) ≒ 0.88[mol]）

いずれにせよ物質量は等しくありません。

2　×　気体の水素分子は H₂ なので、分子量は 2.0 です。

水素 1.0 g の物質量は \(\frac{1.0[g]}{2.0[g/mol]}\) = 0.50[mol] となります。

気体の性質として、0 ℃、1.013 × 10⁵ Pa の条件下では、1 mol の気体の体積が 22.4 L です。

ここでは水素は 0.50 mol なので、体積は 11.2 L です。

3　〇　一酸化炭素と酸素が反応して二酸化炭素が生成する反応式は

2 CO　+　O₂　→　2 CO₂

つまり、2 mol の一酸化炭素と 1 mol の酸素が反応して、2 mol の二酸化炭素が生成しています。

はじめに 3 mol の混合気体があり、反応後に 2 mol の気体になったのですから、気体の総物質量は減少しています。

4　×　容器は密閉されていて、外部との物質の出入りはありません。内部で化学反応が起こったとしても、内部の物質（原子）そのものは増減しないので、容器全体の質量は一定です。

正解　2

窒素原子が 7 個電子を持っているので、 N₂ 分子には電子は 14 個あります。

H₂O 分子には 10 個 ( 1 × 2 + 8 ) の電子があります。

CO 分子には 14 個 ( 6 + 8 ) の電子があります。

OH^－ イオンには 10 個 ( 8 + 1 + 1 価の陰イオンなので 1 個の電子を受け取っています) の電子があります。

O₂ 分子には 16 個 ( 8 × 2 ) の電子があります。

Mg²⁺ イオンには 10 個 ( Mg は 12 個の電子を持つ原子ですが、これが 2 個の電子を失い 2 価の陽イオンになっています ) の電子があります。

正解　5

1　〇　少量の水が加熱され水蒸気となり、体積が増え袋が膨らみます。

2　〇　コップの外側に接する気体は冷やされます。水は高い温度では多くの水蒸気が気体の状態で存在しますが、低い温度では少量の水蒸気しか存在しません。このため、湿度の高い空気が冷やされ、水蒸気が水となってコップの外側につきます。

3　〇　水の融点、凝固点は 0 ℃です。（固体から液体になる温度、液体から固体になる温度は 0 ℃です。）純物質である水が融解するときは、氷が融け始めてから完全に液体になるまで 0 ℃を保ちます。

4　〇　水の沸点は 100 ℃です。（沸騰して液体から気体になる温度は 100 ℃です。）

5　×　水を凍らせると、その氷は水より体積が大きくなります。氷が水に浮くのは、氷の密度が水より小さいからです。

正解　6

実験で起きた現象は、次のように考えられます。

乾いたフラスコ内にアンモニアが充満しているところに、スポイトから水を少量入れました。

アンモニアは非常に水に溶けやすいので、スポイトから入れた水にアンモニア気体の一部が溶け、フラスコ内の圧力が下がってビーカーの水を吸い上げました。

1　〇　アンモニア NH₃ の分子量は 17 で、平均分子量が約 28.8 の空気より軽いです。また空気より軽いアンモニアは水に溶けやすいので、上方置換法で捕集します。

2　〇　ゴム栓の隙間から空気が入ると、フラスコ内の圧力が下がらず、水を吸い上げない可能性があります。

3　〇　アンモニアの量が少ないと、フラスコ内の圧力の下がり方が小さく、あまり水を吸い上げません。

4　〇　フラスコ内が水でぬれていると、はじめからアンモニアがフラスコ内の水滴に溶けて、アンモニアが減ってしまいます。

5　〇　フラスコ内に噴き上がった水にアンモニアが溶けると、水は塩基性になります。ブロモチモールブルー溶液は塩基性で青くなるので、水は青くなります。

6　×　メタンは水にほとんど溶けないので、スポイトで水を入れてもフラスコ内の圧力は変わらず、水を吸い上げません。

正解　1

1　〇　 シュウ酸二水和物 (COOH)₂・2 H₂O のモル質量は、(12 + 16 × 2 + 1.0) × 2 + (1.0 × 2 + 16) = 126[g/mol]

12.6 g のシュウ酸二水和物の物質量は

\(\frac{12.6[g]}{126[g/mol]}\) = 0.100[mol]

これを水に溶かして 1.00 L の水溶液にしているので、シュウ酸のモル濃度は 0.100 mol/L となります。

2　×　1.00 mol/L の塩酸の密度は 1.00 g/cm³ ではないので、塩酸 10.0 g をとってもその体積がわからず、含まれる HCl の物質量が計算できません。

これに水 990 g を加えても塩化水素 HCl の物質量は不明なので、塩酸のモル濃度もわかりません。

3　×　水を加えたあとの硫酸は 10 倍に希釈されているので、モル濃度が\(\frac{1}{10}\)となり 0.0100 mol/L となります。

硫酸は 2 価の強酸なので、水素イオン濃度は 0.02 mol/L に近くなります。

4　×　質量パーセント濃度を 10.0 % にするためには、100 g の水酸化ナトリウムを水に溶かして 1000 g の水溶液にしなければなりません。

そのため、900 g の水を加えます。

正解　2

1　〇　同じ元素でも同位体はそれぞれ中性子の数が異なるので、質量数も違います。

2　×　同位体は原子番号が同じ（つまり陽子の数が同じ）で、中性子の数が異なる原子同士のことをいいます。陽子の数が同じなので、電子の数も同じです。

3　〇　同位体は同じ元素のうち、中性子の数が異なる原子のことを指します。

4　〇　原子量は、その元素のすべての同位体を集めたときの平均の質量です。

例えば塩素原子 Cl は、質量数 35（相対質量 34.97） の存在比が約 76 %、質量数 37（相対質量 36.97）の存在比が約 24 %なので、

原子量　=　34.97 × 約0.76　+　36.97 × 約0.24　≒　35.45

となります。周期表で確かめても、Cl の原子量は35.452と書かれています。

5　〇　ある元素の同位体が不安定であるために、原子核が崩壊しながら放射線を放出するものを放射性同位体といいます。

質量数 3 の水素原子や、質量数 14 の炭素原子が放射性同位体です。

正解　a　4　　　　　b　1

上図は①から⑥の電子式です。

図の通り、

①　共有電子対 2 個と非共有電子対 2 個

②　共有電子対 1 個と非共有電子対 3 個

③　共有電子対 3 個と非共有電子対 1 個

④　共有電子対 4 個と非共有電子対 0 個

⑤　共有電子対 1 個と非共有電子対 3 個

⑥　共有電子対 1 個と非共有電子対 6 個

となります。

正解　4

1　〇

この酸素原子は原子番号 8（陽子の数 8 ）で、質量数が 16 です。

質量数 = 陽子の数 + 中性子の数

ですから、中性子の数は 8 です。

2　〇

この２つの炭素原子は、中性子の数が 1 異なる同位体です。

左の炭素原子は質量数 12 で原子番号 6 なので、陽子の数と電子の数は 6 個、中性子の数は 6 個です。

右の炭素原子は質量数 13 で原子番号 6 なので、陽子の数と電子の数は 6 個、中性子の数は 7 個です。

中性子の数だけが異なる原子同士は、同位体と呼ばれます。同位体の化学的性質はほとんど同じです。

3　〇　第 2 周期と第 3 周期の同族元素では、原子番号が 8 ずれています。原子番号に 8 だけ差があるので、陽子の数の差も 8 です。

4　×　それぞれの原子の質量は、相対質量として表されます。この相対質量は、質量数とほぼ一致します。

そのため、原子の質量は質量数にほぼ比例します。

一方、質量数 = 陽子の数 + 中性子の数

となるので、原子の質量は原子番号（陽子の数）に比例しません。

5　〇　記述のとおり、多くの元素は同位体をもちます。

正解　5

1　〇　オゾン O₃ と酸素 O₂ は酸素元素の同素体です。

2　〇　ナトリウムは金属です。金属の単体は金属結晶で、結晶内を自由に電子が動けるので電気を通します。

3　〇　硫黄元素の同素体には、斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄があります。

斜方硫黄と単斜硫黄は黄色の S₈ で表される環状分子、ゴム状硫黄は黄～黄褐色の鎖状分子です。

4　〇　水銀の単体は水銀の金属結晶です。水銀は常温常圧で液体の状態となる、ただひとつの金属です。

5　×　塩素の単体は、二原子分子の塩素 Cl₂ です。2 つの原子が共有結合しています。

正解　4

1　〇　同じ周期の元素では、原子番号が 1 大きくなると、最外殻電子数は 1 増えます。

2　〇　He は最外殻の電子数が 2 個、Ne と Ar は最外殻の電子数が 8 個で、価電子は 0 個となります。

3　〇　第 2 周期と第 3 周期の同族の元素では原子番号が 8 ずれているので、陽子数の差は 8 個です。

4　×　イオン化エネルギーは、電子 1 個を取り去るために必要なエネルギーです。イオン化エネルギーは、周期表の左下の元素が小さい傾向です。

原子核（陽子）から遠い位置にある電子の方が、近い位置にある電子より離れやすいので、同族元素では原子番号が大きいとイオン化エネルギーは小さくなります。

正解　ア　1　　　　　イ　5

6 種類の純物質のうち、水に溶けてろ液に含まれるのは 2 種類です。

塩化カリウム KCl 、炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ が溶けます。

他の炭酸カルシウム CaCO₃ 、硫酸バリウム BaSO₄ 、鉄 Fe 、銅 Cu は水に溶けずに固体のままです。

実験Ⅰでは金属の炎色反応を調べています。

カリウムイオンは赤紫色、ナトリウムイオンは黄色です。炎の色が赤紫色なので、アは塩化カリウムと考えられます。

実験Ⅱについて、塩化カリウム以外の 5 種類の純物質との反応を考えます。

(a)　炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ に塩酸を加えると、二酸化炭素が発生します。

NaHCO₃　+　HCl　　→　　NaCl　+　H₂O　+　CO₂

二酸化炭素は空気より重く、水に少し溶け、燃焼しません。

(b)　炭酸カルシウム CaCO₃ に塩酸を加えると、二酸化炭素が発生します。

CaCO₃　+　2 HCl　　→　　CaCl₂　+　H₂O　+　CO₂

(c)　硫酸バリウム BaSO₄ に塩酸を加えても反応しません。

(d)　鉄 Fe に塩酸を加えると、水素が発生します。

Fe　+　2 HCl　→　FeCl₂　+　H₂

水素は無色無臭で空気より軽く、水にほとんど溶けず、爆発的に燃焼します。したがってイは鉄です。

(e)　銅 Cu に塩酸を加えても反応しません。硝酸など酸化力のある酸に溶けます。

正解　1

1　×　ボーキサイトの主成分は Al₂O₃・nH₂O です。製錬されるアルミニウムの原料となるのがボーキサイトです。

ガラス、シリカゲル、石英、ケイ砂、水晶などの原料となるのが二酸化ケイ素です。

2　〇　塩素を水に溶かすと次亜塩素酸 HClO が生成します。次亜塩素酸には殺菌、漂白作用があります。

Cl₂　+　H₂O　　→　　HCl　+　HClO

3　〇　エチレン C₂H₄ が連続的に反応してできた高分子がポリエチレンです。

4　〇　白金はイオン化傾向がとても小さいので、反応性に乏しい金属です。このように、白金や金は安定した金属元素です。

正解　a　2　　　　　b　5　　　　　c　1

a　2　炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ は重曹という名称で利用されています。加熱すると CO₂ が発生するのでパンなどを膨らませます。

b　5　硫酸バリウム BaSO₄ は水溶液中で沈殿します。

c　1　塩化カルシウム CaCl₂ は乾燥剤や凍結防止剤として使用されます。

炭酸ナトリウム Na₂CO₃ は水に溶けると塩基性、炭酸カルシウム CaCO₃ は水に溶けにくいです。

正解　1

1　×　次亜塩素酸ナトリウム NaClO が塩素性漂白剤の主成分です。

2　〇　アルミニウムは 1 円硬貨やアルミ缶の材料です。

3　〇　銅は電気伝導性が大きい金属です。また、黄銅（真ちゅう）・青銅（ブロンズ）・白銅のように合金の材料となっています。

4　〇　Pポリ Eエチレン Tテレフタラートが、PETボトルの原料です。

5　〇　メタンは天然ガスから得られる無色無臭の気体で、都市ガスなどの燃料に利用されています。

正解　3

1　〇　アルミニウムはボーキサイトから電気分解によって製錬されますが、このとき大量の電力を消費します。リサイクルした場合、必要なエネルギーは製錬の約 3 %とされています。

2　〇　空気中の酸素で酸化されるのを防ぎます。

3　×　水道水に塩素が含まれているのは、殺菌のためです。塩素を水に溶かすと、殺菌・漂白作用のある次亜塩素酸が生成します。

Cl₂　+　H₂O　　→　　HCl　+　HClO

4　〇　プラスチックは耐久性や耐食性が非常に高いので、自然界ではほとんど分解されません。

5　〇　雨水には空気中の二酸化炭素が溶けており、雨水に十分量の二酸化炭素が溶けたときの pH は約 5.6 となっています。

6　〇　洗剤には水になじみやすい部分（親水基）と油になじみやすい部分（疎水基）があり、油汚れを疎水基が取り込んで汚れを落とします。

正解　1

1　×　ビタミンC（アスコルビン酸）は酸化防止剤として食品に含まれます。

2　〇　ステンレス鋼は鉄 Fe 、クロム Cr 、ニッケル Ni の合金で、さびにくい素材です。

3　〇　プラスチックは小さな分子が繰り返し反応して結合することで、大きな分子となりできています。

4　〇　加熱すると二酸化炭素を発生させ、食品をふくらませることができます。

2 NaHCO₃　→　Na₂CO₃　+　H₂O　+　CO₂

5　〇　塩化カルシウムは水分を吸収するので、乾燥剤として使われます。

6　〇　アンモニア NH₃ は植物の栄養素である窒素の原料となります。アンモニアから生成した塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、尿素などが肥料となります。

正解　1

1　×　ステンレス鋼は、鉄とクロムやニッケルなどとの合金です。

2　〇　セッケンなどの洗剤は細長い分子構造をしており、水になじみやすい親水の部分と水になじみにくい疎水の部分があります。

油汚れは親水の部分に溶けにくく、疎水の部分に溶けやすいです。そのため、油汚れを疎水の部分が取り囲んで除き、洗剤が球状になって汚れを落とします。

3　〇　水道水には塩素 Cl₂ が添加され、殺菌に使われています。

Cl₂ は水中で強い酸化剤の次亜塩素酸 HClO となります。

Cl₂　+　H₂O　→　HCl　+　HClO

この次亜塩素酸 HClO とイオン化した次亜塩素酸イオン ClO^－ は、病原微生物に対し殺菌作用があるので、細菌性赤痢やコレラなどを防ぐことができます。

4　〇　ビタミン C は、ビタミン C 自体が酸化されやすい還元剤です。そのためビタミン C を添加して、ビタミン C 自身が酸化されることで、食品の酸化を防止します。

5　〇　生石灰 CaO は吸湿性が強く、乾燥剤として使われます。

水との反応は以下の通りです。

CaO　+　H₂O　→　Ca(OH)₂

正解　5

1　〇　青銅（ブロンズ）は銅とスズの合金です。

2　〇　アルミニウムは密度の小さい金属で、合金の材料に使われます。ジュラルミンはアルミニウムのほか銅やマグネシウムなどが含まれる合金です。

3　〇　鉄は湿った空気中で赤褐色にさびて酸化鉄(Ⅲ) Fe₂O₃ となります。

4　〇　金は化学的に安定した金属です。

5　×　銀は電気や熱を伝えやすい金属です。

正解　4

1　〇　湿った空気中に鉄を放置すると、赤さび Fe₂O₃ が生じます。

2　〇　銑鉄には炭素が 4 ％ほど含まれますが、炭素の含有量を減らすと割れにくい鋼になります。

3　〇　アルミニウムは密度の小さい軽金属です。

4　×　アルミニウムは、ボーキサイトから得られる酸化アルミニウムを高温で融解し、電気分解することでつくられます。

5　〇　アルミニウムに銅、マグネシウム、マンガンなどを加えた合金であるジュラルミンは、軽くて強度がある素材です。

正解　4

1　〇　プラスチックは主に石油を原料とする有機化合物であり、分子量の大きな高分子化合物です。

2　〇　白金は化学的に安定な金属です。

3　〇　非常に硬く融点の高いダイヤモンドは、共有結合でできた結晶です。

4　×　鉄は還元されて得られます。鉄鉱石は Fe₂O₃ のような酸化鉄が主成分です。

5　〇　アルミニウムは高温下での電気分解で得られますが、このとき大きな電力が必要です。

正解　6

銅 Cu は電気や熱の伝導性が高く、導線に使用されます。

鉄 Fe は建造物の鉄骨や鉄筋として、構造材料に使われます。

アルミニウム Al は密度が小さい軽い金属です。飲料用の缶やサッシ、1 円硬貨などに使われます。

1. +4
2. －1
3. －3
4. +3
5. +6

1.　A（酸化数は +2 → +4 ）

2.　A（酸化数は －2 → 0 ）

3.　B（酸化数は +4 → 0 ）

4.　A（酸化数は 0 → +2）

1.　Cl₂ の Cl 原子の酸化数を 0 から －1 へと還元させているので、KI は還元剤です。

2.　O₂ の O 原子の酸化数を 0 から －2 へと還元させているので、H₂S は還元剤です。

3.　H₂S の S 原子の酸化数を －2 から 0 へと酸化させているので、SO₂ は酸化剤です。

4.　Cu 原子の酸化数は、0 から +2 へと酸化されているので、相手を還元しています。ですから、Cu は還元剤です。

（ HNO₃ から NO₂ に変化した N 原子の酸化数は、+5 から +4 へと還元されています。このことからも、Cu が還元剤であることがわかります。）

1.　過マンガン酸カリウム KMnO₄ が酸化剤としてはたらき、Mn²⁺ が生成する半反応式を書きましょう。

①　酸化剤の過マンガン酸カリウム KMnO₄ は左辺に、発生する Mn²⁺ は右辺に書きます。K は反応に関与しないので省略します。

MnO₄^－　→　Mn²⁺

②　両辺の酸素原子 O の数を等しくするため、右辺に H₂O を 4 個加えます。

MnO₄^－　→　Mn²⁺　+　4 H₂O

③　両辺の水素原子 H の数を等しくするため、左辺に H⁺ を 8 個加えます。

MnO₄^－　+　8 H⁺　→　Mn²⁺　+　4 H₂O

④　両辺の電荷をつり合わせるため、左辺に電子 e^－ を 5 個加えます。

MnO₄^－　+　8 H⁺　+　5 e^－　　→　　Mn²⁺　+　4 H₂O

これで過マンガン酸カリウム KMnO₄ の半反応式が完成しました。

2.　過酸化水素 H₂O₂ が還元剤としてはたらき、O₂ が発生する半反応式を書きましょう。

①　還元剤 H₂O₂ は左辺、変化して生成する O₂ が右辺です。

H₂O₂　→　O₂

②　両辺の酸素原子 O の数を比べますが、すでに等しいです。

H₂O₂　→　O₂

③　両辺の水素原子 H の数を等しくするため、右辺に H⁺ を 2 個加えます。

H₂O₂　→　O₂　+　2 H⁺

④　両辺の電荷をつり合わせるため、右辺に電子 e^－ を 2 個加えます。

H₂O₂　→　O₂　+　2 H⁺　+　2 e^－

これで過酸化水素 H₂O₂ （還元剤）の半反応式が完成しました。

酸化還元反応では、酸化剤が得る電子の数と、還元剤が失う電子の数は等しくなります。そこで、2 つの半反応式で受け渡す電子の数を揃えて、両式を足し合わせることでイオン反応式がつくれます。

(A)式を 2 倍、(B)式を 5 倍して両式を足し合わせると、電子 e^－ が消去できます。

イオン反応式は以下のようになります。

2 MnO₄^－　+　5 H₂O₂　+　6 H⁺　　→　　2 Mn²⁺　+　5 O₂　+　8 H₂O

この水溶液中には K⁺ イオンと SO₄^2－ イオンがあるので、両辺に K⁺ を 2 個、SO₄^2－ を 3 個加えると、電気的に中性な酸化還元反応式ができます。

2 KMnO₄　+　5 H₂O₂　+　3 H₂SO₄　　→　　2 MnSO₄　+　5 O₂　+　8 H₂O　+　K₂SO₄

5、6、9

簡単にまとめると、イオン化傾向が大きい金属は酸化されやすいので反応性が高く、イオン化傾向が小さい金属は酸化されにくく反応性に乏しいです。

1　〇　ナトリウムは常温で水と反応し水酸化ナトリウムとなり、水素を発生します。

2 Na　+　2 H₂O　→　2 NaOH　+　H₂

2　〇　ナトリウムは空気中で速やかに酸化されます。

4 Na　+　O₂　→　2 Na₂O

3　〇　アルミニウムは塩酸と反応して、水素を発生します。

2 Al　+　6 HCl　→　2 AlCl₃　+　3 H₂

4　〇　アルミニウムは高温の水蒸気と反応して、水素を発生します。

2 Al　+　3 H₂O　→　Al₂O₃　+　3 H₂

5　×　アルミニウムは酸に溶けますが、濃硝酸にふれたときは不動態となるので溶けません。

6　×　スズは水とは反応しません。

7　〇　スズは希硫酸と反応して、水素を発生します。

Sn　+　H₂SO₄　→　SnSO₄　+　H₂

8　〇　銅は塩酸や希硫酸などには溶けませんが、酸化力のある希硝酸には溶けて一酸化窒素を発生します。

3 Cu　+　8 HNO₃　→　3 Cu(NO₃)₂　+　2 NO　+　4 H₂O

9　×　金は熱濃硫酸と反応しません。金は王水には溶けます。

正解　1

1　×

この反応式は

Br₂　+　H₂　→　2 HBr

臭素の酸化数は 0 → －1 であり、還元されています。

2　〇

陰極では

2 H⁺　+　2 e^－　→　H₂

の反応が起きています。

水素の酸化数は +1 → 0 であり、還元されています。

3　〇

この反応式は

2 Na　+　2 H₂O　→　2 NaOH　+　H₂

ナトリウムの酸化数は 0 → +1 であり、酸化されています。

4　〇

鉛蓄電池の放電時の正極の反応は

PbO₂　+　4 H⁺　+　SO₄^2－　+　2 e^－　→　PbSO₄　+　2 H₂O

正極の Pb の酸化数は +4 → +2 であり、還元されています。

正解　a　1　　　　　b　3

a

石灰水を白濁させる気体は二酸化炭素です。

石灰水には水酸化カルシウム Ca(OH)₂ が溶けていて、CO₂ と反応して水に溶けにくい炭酸カルシウム CaCO₃ が生成します。

Ca(OH)₂　+　CO₂　→　CaCO₃　+　H₂O

炭酸カルシウム CaCO₃ が水に溶けにくいので、水溶液が白濁します。

1　×　二酸化炭素が溶けた炭酸水は弱酸性です。

2　〇　C = O 結合には極性があります。炭素原子が少し正電荷 δ+ 、酸素原子が少し負電荷 δ－ をもちます。

3　〇　CO₂ の炭素原子は、酸化数が +4 です。

4　〇　シュウ酸 H₂C₂O₄ 、(COOH)₂ と書いてもいいです、の酸化では

H₂C₂O₄　　→　　2 CO₂　+　2 H⁺　+　2 e^－

という半反応式になります。

b

実験結果から、酸化銅(Ⅱ)は還元されて銅となりました。

また、CH₂ の構造が繰り返しているポリエチレンー(ーCH₂ーCH₂ー)_nーは酸化され、水 H₂O と二酸化炭素 CO₂ が生成しました。

ポリエチレンが分解した生成物が還元剤としてはたらくと考えられます。

3 CuO　+　( C + 2H )　　→　　3 Cu　+　CO₂　+　H₂O

酸化銅(Ⅱ)と、ポリエチレンの分解物（ C や H ）が反応物です。銅 Cu と 石灰水を白濁させる二酸化炭素 CO₂ と試験管内壁の水滴 H₂O が生成物です。

試験管 A に入れた酸化銅(Ⅱ)は、すべて銅になりました。このとき、1 mol の酸化銅(Ⅱ)から 1 mol の銅が生成しています。

銅のモル質量は 64 g/mol なので、0.32 g の銅の物質量は

\(\frac{0.32[g]}{64[g/mol]}\) = 0.0050[mol]

酸化銅(Ⅱ)のモル質量は 80 g/mol ですから、求める質量は

80[g/mol] × 0.0050[mol] = 0.40[g]

正解　4

1　〇　過マンガン酸カリウム水溶液が酸化剤として、シュウ酸が還元剤として酸化還元反応が起こります。この反応で、赤紫色の MnO₄^－ がほぼ無色の Mn²⁺ となります。

過マンガン酸カリウムが酸化剤としてはたらきます。

半反応式は

MnO₄^－　+　8 H⁺　+　5 e^－　→　Mn²⁺　+　4 H₂O　　‥‥(A)

Mn の酸化数が +7 から +2 へ変化しています。過マンガン酸イオン MnO₄^－ は赤紫色で、マンガン(Ⅱ)イオン Mn²⁺ はほぼ無色なので、酸化還元反応が進んだことがわかります。

シュウ酸は還元剤としてはたらきます。半反応式は

H₂C₂O₄　　→　　2 CO₂　+　2 H⁺　+　2 e^－　　‥‥(B)

C の酸化数が +3 から +4 へ変化しています。

反応式を完成させるには (A)式 × 2 と (B)式 × 5 を両辺足し合わせます。

2 MnO₄^－　+　5 H₂C₂O₄　+　6 H⁺　　→　　10 CO₂　+　2 Mn²⁺　+　8 H₂O

カリウムイオン( K⁺ を2個) と硫酸イオン( SO₄^2－ を3個) を両辺に加えて、電荷を中性にして完成です。

2 KMnO₄　+　5 H₂C₂O₄　+　3 H₂SO₄　　→　　10 CO₂　+　2 MnSO₄　+　8 H₂O　+　K₂SO₄

2　〇　Na が還元剤としてはたらきます。反応式は次のようになります。

2 Na　+　2 H₂O　→　2 NaOH　+　H₂

Na の酸化数は 0 → +1 に変化しています。

3　〇　銅が酸化されて酸化銅(Ⅱ)になっています。

2 Cu　+　O₂　→　2 CuO

銅の酸化数は 0 → +2 です。

4　×　硝酸銀水溶液 AgNO₃ の Ag⁺ イオンと、食塩水 NaCl の Cl^－ イオンが反応します。

塩化銀の沈殿では、酸化数の変化はありません。

Ag⁺　+　Cl^－　→　AgCl

5　〇　過酸化水素が酸化剤として、ヨウ化カリウムが還元剤としてはたらきます。

半反応式は

2 I^－　→　I₂　+　2 e^－

H₂O₂　+　2 H⁺　+　2 e^－　→　2 H₂O

半反応式の両辺を足し合わせると

H₂O₂　+　2 I^－　+　2 H⁺　　→　　I₂　+　2 H₂O

カリウムイオン( K⁺ を2個)と、硫酸イオン( SO₄^2－ )を両辺に加えて、電気的に中性にすれば反応式は完成です。

H₂O₂　+　2 KI　+　H₂SO₄　　→　　I₂　+　2 H₂O　+　K₂SO₄

生成物のヨウ素 I₂ と水溶液中のヨウ化物イオン I^－ から、褐色の三ヨウ化物イオン I₃^－ が生じます。