平成28年度
前 期 日 程
理
科 （1・・分）
注 意 事 項
1．試験開始の合図があるまで，この問題冊子を開いてはいけません。
2．問題は，「物理］が1ページから14ページまで，1化学］が15ページから24ペー
ジまであり註解用縦「物綱ま巨□
，［亟ユ［亙コの3
枚川瞠」は巨コ［蓮コ［垂コ匝コの4枚からなっ
ています。ページの脱落等に気付いたときは，手をあげて監督者に知らせなさ
い。
3．解答は，以下の指示に従い解答用紙の指定された欄に記入しなさい。 第一部志願者
（ア）生命・応用化学科，物理工学科，社会工学科，創造工学教育課程を志望する ものは，1物理］，「化学］のうちから1科目を選択し，解答しなさい。
（イ〉電気・機械工学科，情報工学科を志望するものは，「物理」を解答しなさい。 第二部志願者
（ア）物質工学科，電気情報工学科を志望するものは，1物理］，1化学1のうちから
1科自を選択し，解答しなさい。
（イ）機械工学科，社会開発工学科を志望するものは，1物理」を解答しなさい。 4．監督者の指示に従って，選択した科目のすべての解答用紙の該当欄に志望学科名
（社会工学科を志望するものは志望分野名、創造工学教育課程を志望するものは
志望コース名）及び受験番号（2か所）を左詰めで記入しなさい。 5．解答用紙の※ を付した欄には，何も記入してはいけません。
6．問題冊子の白紙と余白は，下書きに適宜利用してもよいが，どのページも切り離 してはいけません。
7．試験終了後，この問題冊子及び下書き用紙は持ち帰りなさい。
物
理
注意問題はLH
，澱の3題である。
1 図1のように地球を中心とする半径τ 〔m〕の円軌道上を回る人工衛星と，同一平
面上の，それより大きい半径R〔1司の円軌道上を同じ向きに回る宇宙ステーション
の，ランデヴー（出会い）について考えよう。万有引力定数をG〔N・m2／kg 2〕，地球
の質量をM〔kg〕，人工衛星の質量を《川kg〕として，以下の問いに答えよ。ただ し，地球のまわりを万有引力だけを受けて円運動や楕円運動する宇宙ステーション
や人工衛星についても，惑星の運動に関するケプラーの法則と同じ法則が成り立 つ。
（1）地球を中心とする半径夕の円軌道上を回る人工衛星の速さぴ〔m／s 〕を求めよ。 （2）この人工衛星の円運動の周期7’ o〔s 〕を求めよ。ただし解答にぴを用いてはな らない。
図1に示すように，点Aで，人工衛星の速さを砺から，瞬時に加速して，
γ A〔m／s 〕にしたところ，人工衛星はABを長軸とする楕円軌道上を運動し，地球 から最も遠ざかった点（点B）における速さはγ B〔m／s 〕で，地球からの距離は1∼で
あった。
（3）人工衛星の力学的エネルギーが，点Aと点Bで等しいことを表す式を示せ。 （4）万をγ A，γ ，Rを用いて表せ。
（5）問（3）と（4）の結果より，γ 8を消去してγ Aを求め，G， M， R，γ を用いて表せ。
（6砒芸をRと・だけを用いて鉱
（7）一般に，地球のまわりを，地球からの万有引力だけを受けて回る人工衛星また
は宇宙ステーションの楕円または円運動の周期の2乗は，その軌道の半長軸また
は半径の何乗に比例するか。
図1の楕円軌道上を運動する人工衛星の周期をτ 〔s 〕，半径Rの円軌道上を等速
円運動する宇宙ステ∼ションの周期をTs 〔s 〕とする。
（8）比壬をRと・だけを用いて熱
人工衛星が地球から最も遠ざかった点Bに鋼達したとき，宇宙ステーションの
位置は，図2の点Cであった。一般に，点Bと点Cは離れている。／∼〉γ である
から，問（8）の結果より，人工衛星が図2のように，点Bから地球のまわりの楕円
軌道上を一周して元の点Bに戻ってきたとき，宇宙ステーションはもとの点Cに
は戻らず，その位置は，図2の点D
であった。地球の中心を点O
として，角CO
D
をθ 〔r ad〕とする。
加速前の人工衛星の軌道
加速後の人工衛星の軌道
人工衛星
B
加速後の人工衛星の軌道
人工衛星
B
地球
宇宙ステーション
図1
宇宙ステーションの軌道
地球
O
D C 宇宙ステーション
図2
2
宇宙ステーションの軌道
（9）θをT，Z’ s だけを用いて表せ。
点D
と点Cを比べると，点D
のほうが点Bに近いので，人工衛星が，さらに地
球のまわりを何回か回って点Bに戻って来たとき，宇宙ステ∼ションは人工衛星 にさらに接近し，その位置が図3の点Eであった。この時点で人工衛星を宇宙ス
テーションと同じ円軌道に乗せよう。そのためには，人工衛星の速さをγ 13から，
宇宙ステーションと同じ速さγ ＾s 〔m／s 〕まで，瞬時に加速すればよい。
γ s （10 比
を尺と2・を用いて表せ。
γ B
こうして図3のように，人工衛星は，宇宙ステーションと同じ円軌道上を，同じ
速さで回るようになった。しかし，まだ両者は離れている。これを近づけるには，
人工衛星を加速すればよいように思えるが，加速したとたんに人工衛星の軌道は外
側にずれてしまい，宇宙ステーションと出会うことができなくなる。そこで図4の
ように人工衛星の速さを，向きを変えずにγ Sからγ S＋24〔m／S〕に瞬時に加速した
直後から，人工衛星に，地球の中心方向を向いた大きさF〔N〕の力を加え続け，人 工衛星が速さγ s ＋μ で，半径Rの円軌道上を運動するようにする。
qD人工衛星に加え続けなければならない力の大きさFを初，2杉， R，γ “ s を用いて 表せ。
人工衛星の速さは宇宙ステーションの速さより大きいので，ついには，両者は出
会う。その瞬間に人工衛星の速さをγ s ＋z 4からγ s に戻し，同時に大きさFの力
を加えることをやめればよい。こうして，ランデヴー（出会い）は完了する。
3
人工衛星
B
γ s
宇宙ステーション E
γs
地球
○
図3
宇宙ステーション
地球の引力と
大きさFの力の合力 地球
○
γs
地球の引力
図4
丑 電荷と電場に関する以下の問いに答えよ。
問1点電荷をκ
っノ平面に配置する。図1に示したように，xヲ平面上の点
（0，0），（1，0），（0，1），および（−1，0）を，点O，P， Q，およびRと
名付ける。ここで，（κ ，ッ）は，κ 座標および夕座標が，κ 〔m〕および夕〔m〕の点
を表す。
y
Q
R
O
P〉
図1
図2のように，電荷σ 〔C〕（4＞0）の点電荷を点P，電荷一σ の点電荷を
点Rに置いた場合を考える。
（1）点Qにおける電場の向きが，図3に記号a，b，… ， hで示した矢印のう
ち，どの向きになるかを，記号で答えよ。
（2）κ づ平面上で点Qを含む等電位線を解答欄に描き入れよ。またこの等電位 線での電位を求めよ。電位の基準は無限遠にとる（無限遠での電位をゼロと する）こととする。
（3）図2に示したふたつの点電荷に加え，もうひとつの点電荷一44をある点 に置いたところ，点0での電場がゼロとなった。このときの点電荷一4σの
位置（X，yr ）を求めよ。
5
y
一4
Q
9
R
O
P
図2
y
C
e d
f
／
b
／＼
h
a
9
κ
図3
一6
問2 自然の長さL〔m〕，ばね定数顧N／m〕の絶縁体のばねの一端を天井に固定
し，他端に質量勿〔kg）の小物体をつけ，この小物体に電荷4〔C〕（4＞0）を与 えた。電場を与えずに，この小物体を力がつり合う位置に静」とさせた。この状
態を状態Aと名付ける。天井とばねの接合部分は自由に回転することがで
き，小物体の大きさ，ばねの質量，接合部分の摩擦，および空気抵抗は無視で
きるものとする。重力加速度をg〔m／s 2〕とする。
』
状態A
1 遍
図4
状態B
7
状態Aから，水平方向に一様な電場を与え，電場の強さをゼロからゆっく だ
りと強くしていったところ，図4のように，鉛直線から丁一r adの角度をなし
て小物体は静止した。この状態を状態Bと名付ける。
（4）このときの電場の強さを求めよ。
（5）このときの，ばねの自然の長さからの伸びを求めよ。
状態Aにおける，小物体のばねの弾性力による位置エネルギーをUA〔J 〕， 小物体の重力による位置エネルギーをγ r A〔J 〕，状態Bにおける，小物体のば
ねの弾性力による位置エネルギーを砺〔J 〕，小物体の重力による位置エネル
ギーをγ 13〔J 〕と表す。
（6）σ 1一ひAを求めよ。
（7）1句一γ Aを求めよ。
（8）状態Aから状態Bまで変化する間に，電場が小物体にした仕事を勿，
L，g，カを用いて表せ。
（9）電場を状態Bでの電場に保ったまま，力を加えて，小物体を状態Bでの 位置から状態Aの位置まで，ゆっくりと移動させた。加えた力のした仕事
を彿，L， g，力を用いて表せ。
q① 状態Bにおいて，ばねと小物体の接合部分を瞬間的に切断したところ，
初速度ゼロで小物体が運動を始めた。小物体の描く軌道はどのようになる
か。以下の中で正しいものの記号を解答欄に記せ。｛a．円，b．らせん，
c ．放物線，d．直線e．静止したまま， f ． aからeのいずれでもな
い｝
問3 問2と同じばね定数力〔N／m〕の絶縁体のばねの一端を天井に固定し，他端に 問2の小物体と同じ質置力2〔kg〕の小物体Pをつけ，長さS〔m〕の絶縁体の糸で
小物体Pと質量鯛の小物体Qをつないだ。状態Bと同じ強さの一様な電場を
水平方向にかけ，小物体Pに問2の小物体に与えた電荷と同じ電荷
4〔C〕（σ ＞0），小物体Qに電荷一4を与えたところ，糸がたるまずにふたっ
の小物体は静止した。天井とばねの接合部分，およびばねと小物体Pの接合 部分は自由に回転することができる。小物体PとQの大きさ，ばねの質量，
接合部分の摩擦，および空気抵抗は無視できるものとする。図5のように，糸 だ
と鉛直線のなす角度をθ ］〔r ad〕（0≦θ 1≦2），ばねを固定した点と小物体P
を結ぶ線と鉛直線のなす角度をθ 2こr ad〕（0≦θ 2≦2）と表す。重力加速度を g〔m／s 2〕とする。
（l l ）θ1およびθ 2を求めよ。
（12）このときのばねの自然の長さからの伸びを求めよ。
（B＞糸がたるまないために，糸の長さSの満たさなければならない条件式を
求めよ。空気中でのクーロンの法則の比例定数は真空中でのクーロンの法則
の比例定数ム〔N・m2／C2〕と等しいものとする。
9
σ
電場
4
図5
皿 一様な媒質中を伝わる波の性質，および波の反射と合成に関する以下の問いに答
えよ。なお波が媒質中を伝わる際や壁面で反射する際には，波の振幅は減衰しない
ものとする。
問1 ある媒質中を伝わるパルス波が壁で反射するときの波形の変化を，運動する
観測者Pが観測する場合にっいて考える。図1は，最大高さ1m
の台形状の
パルス波が，その波形を保ち一定の速さL5m／s でκ 軸の負の向きに媒質中
を伝わる様子を示している。原点O（κ ＝Om）に到達したパルス波はそこで自 由端反射し，反射したパルス波は入射したパルス波と同じ速さでx軸の正の向 きに進む。一方，このパルス波による媒質の変位ッ〔m〕の時間変化を，κ 軸上を
一定の速さ0．5m／s でκ 軸の正の向きに運動する観測者Pが観測した。図1 は時刻τ ＝Os におけるパルス波の波形，及び観測者Pの位置を表す。このと
き，パルス波の先端はκ
＝3m
に位置し，観測者Pはκ
＝1m
に位置してい
る。図1からある時間が経過すると，観測者Pは原点Oに向かって入射する
パルス波の先端と出会った。さらに時問が経過すると，反射したパルス波の先
端が観測者Pに到達した。観測者Pの存在は媒質の変位の時間変化に影響し
ないとする。以下の問いに答えよ。
（1）時刻z ＝4s におけるパルス波の波形を解答欄に描き入れよ。
（2）時亥れ＝Os からオ＝8s の間にκ 軸を移動する観測者Pが観測する媒質
の変位ッの時間変化を解答欄に描き入れよ。
一11一
夕〔m〕
へ
“
0．5111／s
L5m／s
κ〔m〕
図1
一12一
問2水面を伝わる波（水面波）の壁面での反射と，波の干渉について考える。いま
静止した水面上にκ 軸をとり，鉛直上向きにγ 軸をとる。κ ＝Omの位置に鉛
直方向に単振動する波源を置く。時刻Z＝Os で波源は振動しはじめ，そこで
発生した振幅A〔m
〕の波は，κ
＝12m
に位置するκ
軸に垂直な壁面W
に向
かって一定の速さ〃〔m／s 〕で進む。図2は壁に向かって進む水面波（入射波）を 示しており，水面の静止位置からの変位は正弦波として表される。このとき，
波源と壁面Wの間にある位置Q（κ Q⑩）においては，時刻r ＝1s に水面が振
動しはじめた。図3は点Q
において，時刻ド7s までに観測した水面の変位
の時間変化を示している。入射波が単独で伝わるときの水面の変位を夕i 〔m〕と し，円周率をπ とする。以下の問いに答えよ。
（3）図3より入射波の振動数を求めよ。また，κ Qを波の速さ〃を用いて表
せ。
（4＞位置恥，時刻z での変位力を表す式を求めよ。ただしτ ≧1s とする。 （5）波源と壁面Wの間にある位置κ ，時亥れでの入射波の式をγ … ＝As i nθ 1と 書くとき，θi 〔r ad〕をx，ρ， Zを用いて表せ。
夕〔m〕
Q
xQ
図2
一13一
ツ〔m〕 0
一A
0 1 2 3 4 5 6 7
7〔s 〕
図3
壁而Wに到達した入射波はそこで自由端反射し，反射した波（反射波）は κ 軸の負の向きに一定の速さ〃で進む。この反射波を表す式を以下の手順に
従って求めてみよう。
（6）壁面に到達した波が反射してから，位置パκ ＜12m）に伝わるまでに要す
る時間漉〔s 〕をx，〃を用いて表せ。
（7）反射波が単独で伝わるときの水面の変位をy，とする。位置κ ，時刻τ での
変位ッ，は，壁面位置x＝12m
，時亥肋一4r での変位yi を用いて表され
る。反射波の式をッ，＝．4s i nθ ，と書くとき，θ ，〔r ad〕をκ ，〃，1を用いて表せ。十分な時間が経過すると，波源と壁面Wの間には入射波と反射波の合成に
よる定常波が観測された。波源で波は反射しないものとして，以下の問いに答
えよ。
（8）波源と壁面Wの間において，入射波と反射波が逆位相で振動している位
置のx座標を，壁面に近い順に伯〔m〕、κ 2〔m〕，κ 3〔m〕，… とする。この位
置座標を，自然数得を用いて… 般に編（η ＝1，2，3，… ）と書くとき，
万、を〃，ηを用いて表せ。
（9）波源と壁颪Wの聞に水面が全く振動しない位置が3か所観測され，この うち波源に最も近い位置座標はκ Qと一致した。このとき，波の速さ〃を求
めよ。
一14一
化
学
注 意 問題は1，夏，皿の3題である。解答に単位が必要なものには単位をつけ て記すこと。問題文中の体積の単位記号Lは，リットルを表す。
1 次の文章を読み，以下の問1∼問5に答えよ。必要であれば，下の値を用いよ。
原子量 N：14．O S：32．1 Zn：65．4 Ga：69．7 アボガドロ定数 2VA＝6．02× 1023／mol
万「＝1．73
高校生の玲央名が，家の電球を換えるためにホームセンターに行き，多くのLED
電球が売られていることに気づいた。そこで偶然近くにいた大学生の亜香里にきいて
みた。
「亜香里先輩，LEDで使われている窒化ガリウムGaNは高校で習っていないと思
うんですけど，どのような物質でしょうか？」
「ああ，窒化ガリウムはガリウムGaと窒素Nの化合物だね。ガリウムの窒化物と も呼ばれるよ。Gaは第4周期の13族元素だけど高校では習わないかな。第3周期の 13族元素が巨］だということは知ってるよね。1
はい．N
は第2醐の「三］族元素ですね．」
1化学式［口と表されるサブ・イ聴板の上にG
・N
の頗な編を雌させる
の力灘しかったのだけれどサブ・イアの上に巨］とN
の化舗である
巨］の薄順をつけるどその上｝・質頒いG
・N
の縮を雌させられること
槻つかったんだ．巨］とG
・N
はどちらもウルツ繊造と呼ばれる結晶牽髄を
とりやすくて，窒化ガリウムの場合，GaとNが図1のような並び方をしているよ。］
にの構造ではG
・もN
珊臓が［b］だから，ダイヤモンドの髄と似てま
すね。でもGaNでは単位格子が立方体ではなく断面がひし形の四角柱の形をしてる
んですね。」
「玲央名はダイヤモンドの結晶構造は知っているんだね？ GaNは，ダイヤモンド
一15一
と同じ原子の並び方をした閃亜鉛鉱（せんあえんこう）構造と呼ばれる構造をとる場合
もあるよ。閃亜鉛鉱の主成分は硫化亜鉛ZnSで，図2のような構造だ。」 「どうしてZnSの構造と呼ばずに鉱物の名前で呼ぶんですか？」
「ウルッ鉱の主成分も硫化亜鉛ZnSなんだ。同じ化学組成でも，結晶を成長させる
条件によって，閃亜鉛鉱構造もウルツ鉱構造もとりうる化合物は多いよ。」 「なるほど，それならZnS構造と呼ぶとまぎらわしいですね。］
「閃亜鉛鉱構造は，図2に描かれているように，立方体を単位格子とみなすことが
できて，面心立方の構造とも言える。でも多くの金属がとる立方最密充填構造と違っ
て順点と恥の遣以外にも［］個の原子がある．図2の靴格子の中にZI ・
原子とS原子がいくつずつ入っているかわかるかな？」
「図2の構造ではZI 1原子が立方最密充填構造と同じ配置をしていますね。単位格
子の中には立方体の願の8緬に巨］｛固ずつの原子が含瓢て，面心の噛所
に［三コ個ずつの肝が舘れているから，Z・肝噛は飴せて巨］1固で
硫s 肝の数も［三］個ですね．」
「そうだね。この立方体の一辺の長さは0．541nmだと言われている。閃亜鉛鉱構
造ZnSの密度がどうなるかわかる？」
r z ・S砿量は巨］ですね．この遣をM
と表すことにしまポ立方体の一
辺の長さをα （nm），アボガドロ定数を2VAとすれば，密度4を計算する式を記号
（M
，α
，1VA）を用いて謝ば巨コ・／・m
3侯されま閲
＼N
Zn
図1 ウルツ鉱構造（GaN） 図2 閃亜鉛鉱構造（ZI I S）
1その式に，数値をあてはめて閃亜鉛鉱構造のZnSの密度の値を計算しよう。有効 数字2桁で答えを求めるとして，計算の途中では3桁の数字をとり，密度の単位は
g／c m3としてね。］
1はい。閃亜鉛鉱構造のZ1エSの密度は4．］g／c m3と計算できます。］
1それでは次に，ウルツ鉱構造のGaNの密度を計算するための式を考えよう。図
1の四角柱形状の単位格子の中にはG
a原子とN
原子が2個ずつ含まれている。単
位格子の四角柱の断面は内角が60° と120° のひし形で，ひし形の一辺の長さは α ＝0．318nm，四角柱の高さは6＝0．517nmと言われているよ。l
l G
・N
砿量は巨］です珊角柱の踊の醜s はひし形の辺の長さ・を用い
て「オ］Cm
2と表されます．高さ・を用いる騨櫨子の噸囎巨］C・・3
となりま℃G
・N
の式量をM
とすれば搬は「キ］・／Cl n・厳されることにな
ります．ウルッ繊造のG
・N
の額醜1ま巨コ・／Cm
・となりますね．」
「ダイヤモンドの粉末は半導体基板作製のため結晶を薄く切断する用途でも使われ
るレ編の精繍磨にも勧れている．同じ「］族元素のs 三とc の化舗で
ある炭化ケイ素Si c は，ウルツ鉱構造も閃亜鉛鉱構造もとりやすく，2っの構造を部
分的に含んだ複合的な構造もとる。Si Cの粉末は研磨材としても使われるけど，複合
的な構造を組み合わせて，亀裂が生じても破壊しにくい耐熱材料として利用する応用
研究も進んでいる。逆に特定の構造のみを含む大きなSi Cの結晶を成長させて，大電
力を制御する電子回路のための半導体基板として用いる研究も進んでいるよ。」
問1 以下の（1）∼（3）に答えよ。
（1）空欄巨］時てはまる元素記号を記せ．
（2）空欄［口，巨］に当てはまるイ騨式を記せ．
（3）GaNはガリウムの酸化物とアンモニアを反応させて合成することができ
る。この反応の化学反応式を記せ。
問2空欄［三］一巨］，［1に当てはまる鞭を記也
一17一
問3空欄「コー「王］に当てはまる数式を記馴N
・魂・を用いて表
せ。ただし，Mは式量， NAはアボガドロ定数α （mn）と6（1｝m）は単位格子の
寸法を表す長さとする。
問4酬［三］に当てはまる鞭を，3欄を囎五入して醐磐2桁で求
めよ。ただし，計算の途中で用いる数値は3桁までとること。計算式も記すこ と。
問5 ダイヤモンドや炭化ケイ素の粉末が研磨材に適していることは，これらの物
質がどのような特徴をもっていることによるか，化学結合の性格と物質の性質の
観点から述べよ。
丑 以下の問1∼問6に答えよ。温度はすべて25℃とする。問2，問3および問5
は解答に至る導出過程も記すこと。
問1以下の文輌［三］一巨］に当てはまる縦記せ。また巨］には
化学反応式を，［三］一［］には当て｝ままる船物名を記せ．
アンモニアは，工業的には400∼500℃の高温，107Paの高圧下で合成を行う
巨］法によって製造される。ご飯劇ま巨］と表され，巳］を鍼
分とする触媒が使われる。アンモニアを塩化ナトリウムの飽和水溶液に吸収させ
てから二酸化炭素と反応させるとパへの溶轍が低い巨］が澱する．こ
の沈殿を270℃の高温で分解すると巨コが得られる．この□
の蜘
を巨コ法という．［］は賠の昧であり，水への溶徽が高く，その
水溶液は［ウ］性を示祝
問20．203m
ol ／Lのアンモニア水溶液申におけるアンモニアの電離度α
は
L4× 10−2であった。このときの水素イオン濃度［H＋］（l nol ／L）を，3桁目を四
捨五入して有効数字2桁で記せ。なお，解答に至る導出過程も記すこと。
問3問2におけるアンモニアの電離定数1（bを，3桁目を四捨五入して有効数字 2桁で記せ。ただし，解答には単位をつけなくてよい。なお，解答に至る導出過
程も記すこと。
問4弱酸や弱塩基とそれらの塩の混合水溶液は，酸や塩基が添加されてもpHが
変化しにくい緩衝作用をもつ。アンモニアとその塩の混合水溶液が緩衝溶液とな ることを，イオン反応式を用いて説明せよ。
一19一
問5 アンモニアとその塩化物からなる緩衝溶液のpHは10であった。このとき
のアンモニアのモル濃度κ とその共役酸のモル濃度夕の比κ ：ッはいくつになる か記せ。ただし，κ と夕は当てはまる最も小さな整数とする。アンモニアの電離 定数κ bは問3で求めたものを用いよ。なお，解答に至る導出過程も記すこと。
問6 ある金属イオンAを含む水溶液に，希塩酸を加えると白色沈殿Bを生じた。
この溶液をろ過し，アンモニア水を十分に加えたところ，沈殿は溶解し，無色の
Cイオンの溶液となった。また金属イオンAの水溶液にアンモニア水を少量加え
ると，褐色の沈殿Dが生成した。AおよびCのイオン式， Bおよび［）の化学式を
それぞれ記せ。
皿 A，Bともに全員が解答すること。
A次の文章を読み，以下の問1∼問7に答えよ。構造式は例にならって記すこと。
ただし，A∼」はすべて異なる化合物である。
【例】H
／ H3C
H
3CO
i l ：C醐，C醐、
＊
分子式CgHl oO2で表される芳香族エステルA， B， C， Dがある。 Aを加水分解
した後，中和すると，酸性を示す化合物EとアルコールFが得られた。ニクロム酸カ リウムと反応させて，Fを十分に酸化すると，酸性を示す化合物Gが得られた。触媒 として濃硫酸を加えて，Gのエタノール溶液を加熱したところ，エステルBが得られ た。エステルCを加水分解した後，中和すると，酸性を示す化合物Hとアルコール1 が得られた。Hはホルムアルデヒドを酸化して得られる化合物であり，1は不斉炭素
原子をもつ。エステルDを加水分解した後，中和すると，Hと化合物」が得られた。
」に塩化鉄（皿）水溶液を加えると，呈色した。
問1 A，B， Cの構造式を記せ。不斉炭素原子が存在する場合は，例にならって
＊をつけて記すこと。
問2 」のベンゼン環の水素原子1つを臭素原子に置き換えた化合物には，2種類
の異性体が存在した。Dとして考えられる構造式をすべて記せ。
問3 Eに炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると，気体が発生した。また，Fに単
（a）
体のナトリウムを反応させると，気体が発生した。下線部（a）と下線部◎で発生し
（b）
た気体の分子式をそれぞれ記せ。
一21一
問4 ド，G， Hの名称を記せ。
問5 2分子のG
を脱水縮合すると，1分子の化合物Kが得られる。Kをアニリン
と反応させたところ，Gと化合物Lが生成した。 KとLの構造式を記せ。
問6 アルコール1の構造異性体の中で，ベンゼン環とエーテル結合をもつ化合物
の構造式をすべて記せ。
問7
（a）
（b）
（c ）
（d）
（e＞
（f ）
次の記述のなかで正しいものをすべて選び，記号で答えよ。
Bはアミド結合をもつ。 Hは還元性を示す。
Eよりも化合物Aの方が水に対する溶解度が高い。 Fはクレゾールの構造異性体である。
」はアルデヒド基をもつ。
1はヨードホルム反応が起こる。
一22一
B 次の文章を読み，以下の問1∼問5に答えよ。問3は解答に至る導出過程も記す
こと。なお，各元素の原子量は下の値を用いよ。ただし，高分子化合物の末端に関 しては考慮する必要は無い。また，構造式は下の例にならって記すこと。
原子量 H：1、O C：12 0：16 Cu：63．5
【｛列】
O
O
H
身の回りには，醐操料として得られるポ・はチレンに代表される巨］高分
子化舗と，多麟やタンパ憤などの［1高分子化舗が存在し，どちらにお
いても構造の違いが性質を決定している。
金属触媒を用いて低圧，60℃前後で生成する直鎖状ポリエチレンは，枝分かれが
少ないため徽と鯨が巨コ・ポ1熔器などに利用される・ま㌔フエノールと
ホルムアルデヒドを酸触媒で反応させると中間生成物Aが得られ，これに硬化剤を加
えて加熱することで三次元細構造が難し咽くなることからぷ「工］性樹脂
と呼ばれる。
セルロースは，β一グルコース分子が直鎖状に縮合した構造をしており，隣りあう
造をとっており，
（3）
る。また，
9綱・は巨コ結合が形成されて・・る．げルコース分子が縮飢てできるデ
ンプンは，お激可溶な巨］と不溶な［記に分けられる．どちらもらせん構
ヨ縢溶液により「五1は濃龍［至］は赤絶を呈す
デンプンにアミラーゼを加えて加水分解するとマルトースになり，ヨウ素 による呈色反応を示さなくなる。
タンパク質に含まれるポリペプチド鎖は，）N
−H
と＞C＝O
の間で分子内
巨］結合を撚して［ク］と呼肋るらせん構遊とることが多い．タンパク
質に熱や酸，塩基重金属イオンなどを作用させると，立体構造を保っている
巨］齢などが切断され，分子の形状力竣化し瀕が変わる．こ椛タンパク質
（4）
和後，酢酸鉛（I I ）水溶液を加えて沈殿Bを析出させることで，
の［ケ］という．タンパ婚に齢酸イけトリウム鰍を臓て加糺彌酸で中
システインなどの含有 について調べることができる。
剛文申殴欄「コー巨］に当てはまる幽な語髄記せ．
問2 下線（1）について，2分子のフェノールと1分子のホルムアルデヒドが付加縮 合して得られる分子量200である中間生成物Aの構造式を記せ。
問3下線（2）について，81gのセルロースにセルラーゼを作用させて加水分解し
た。これに十分な量のフェーリング液を加えて加熱したところ，酸化銅（1）の沈
殿が得られた。沈殿の質量（g）を求め，3桁目を四捨五入して有効数字2桁で記
せ。なお，解答に至る導出過程も記すこと。
問4禰3）について，鱗され碓力・異なるのは巨］と巨］の構造が異
なるからである。その構造の違いを1行で記せ。
問5下線（4）について，沈殿Bの化学式と色を記せ。
