試験問題

〔注意事項〕 ．問題冊子が 冊，解答用紙冊子が 組配られていることを確認しなさい。 ．監督者の指示があるまで，問題冊子と解答用紙冊子を開いてはいけません。 ．問題冊子は ページからなっています。また，解答用紙冊子は解答用紙 枚，下書用 紙は 枚からなっています。監督者から解答開始の合図があったら，問題冊子，解答 用紙，下書用紙を確認し，落丁・乱丁および印刷の不鮮明な箇所などがあれば，手を あげて監督者に知らせなさい。 ．解答用紙には，受験番号を記入する欄がそれぞれ 箇所ずつあります。監督者の指示 に従って，すべての解答用紙（合計 枚）の受験番号欄（合計 箇所）に受験番号を必ず 記入しなさい。 ．問題冊子の白紙と余白は，適宜下書きや計算などに使用してよい。 ．問題冊子の ページ目に「解答に必要な注意事項」が書いてあります。それをよく読ん でから，解答しなさい。 ．解答は，必ず別紙「解答用紙」の指定された場所（問題番号や設問の番号・記号などが 対応する解答欄の中）に記入しなさい。なお，指定された場所以外や，裏面への解答 は採点対象外です。 ．解答用紙は，持ち帰ってはいけません。 ．問題冊子と下書用紙は，持ち帰りなさい。 平 成 年 度（前期日程） 入学者選抜学力検査問題

化

学

Ｃｚ （ ）

補足説明

1.科目等名

化 学

(前期日程)

2.補足箇所及び補足内容

Ⅲ 問４

化合物 C は「化合物 C」

と書いてください

〔解答に必要な注意事項〕

．SI 単位以外の単位の意味。 L＝ dm ＝ cm

．問題の計算に必要な場合，次の原子量，定数，および近似値を用いよ。

原子量：H ＝ ．，C ＝ ，N ＝ ，O ＝ ，Na ＝ ，S ＝ ，Cu ＝ ，Br ＝ 気体定数：R ＝ ． × Pa・L／（K・mol）

円周率：π ＝ ．

! ＝ ． ，! ＝ ． ，! ＝ ． ，! ＝ ．

Ⅰ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。 （配点率 ％） 周期表の ∼ 族の金属元素はすべて（ア）元素と呼ばれ，典型元素と異なり，原子番号が増 えても，最外殻の電子数は 個または 個のままである。そのため，周期表のとなり合う元素ど うしで性質が似ていることが多い。 銅は 族に属する（ア）元素で，化合物における酸化数は＋ の場合が多いが，酸化数が＋ の 場合もある。 ① 単体の銅は，赤みを帯びた光沢をもった金属である。銅を空気中で， ℃で加熱 すると黒色の酸化銅（Ⅱ）を生成する。これをさらに ℃で加熱すると赤色の化合物（Ａ）にな る。 銅はイオン化傾向が水素より（イ）く，塩酸や希硫酸とは反応しないが，酸化力の強い酸とは反 応する。たとえば ② 銅は熱濃硫酸と反応すると，気体を発生しながら溶ける。 硫酸銅（Ⅱ）水溶液から結晶を析出させると，青色の ③ 硫酸銅（Ⅱ）五水和物が得られる。硫酸銅 （Ⅱ）水溶液に少量ずつアンモニア水を加えると，はじめ青白色の沈殿（Ｂ）を生成するが，さらに アンモニア水を過剰に加えると，この沈殿は錯イオン（Ｃ）となって溶け，溶液は深青色となる。 問 上の文中の空欄（ア），（イ）にあてはまる語句を書け。一方，（Ａ），（Ｂ）には組成式を， （Ｃ）にはイオン式を書け。 〔cm〕 図 銅結晶の単位格子 問 下線部①の単体の銅の結晶は，図 に示すよう な立方体の単位格子を有する。次の問⒜，⒝に答 えよ。ただし，単位格子の 辺を a〔cm〕とする。 図 の は，原子の位置を示し，最も近い原子ど うしは互いに接しているものとする。 ⒜ 銅の結晶の密度〔g／cm 〕を，a およびアボガ ドロ定数 N〔molA − 〕を用いて表せ。ただし， 計算過程も書くこと。 ⒝ 銅の原子を球と仮定して，結晶の充填率〔％〕

問 下線部②の化学反応式を書け。また，この反応が起こる際に発生する気体の適切な捕集方 法の名称を書け。 問 濃度 ． mol／L の硫酸銅（Ⅱ）水溶液 mLをつくりたい。次に示す実験手順の空欄 （ウ）には数値を，（エ）には適切な実験器具の名称を書け。 〔実験手順〕 ⑴ 硫酸銅（Ⅱ）五水和物（ウ）g を，てんびんを使ってはかり取る。 ⑵ この硫酸銅（Ⅱ）五水和物を，すべてビーカーに入れ，そこに適当量の純水を加えて，ガ ラス棒でかき混ぜ，結晶を完全に溶かす。 ⑶ この水溶液を， mLの（エ）に完全にうつし入れ，最後に標線まで純水を加えて，栓 をしてよく振りまぜて均一にする。 56 〔g／水 100 g〕 40 29 20 14 0 20 40 温度 〔℃〕 60 80 100 溶解度 図 硫酸銅の溶解度曲線 問 下線部③の硫酸銅（Ⅱ）の溶解度曲線を図 に示す。次の問⒜，⒝に答えよ。 ⒜ 硫酸銅（Ⅱ）五水和物の結 晶 gを水に完全に溶か し て， ℃で 飽 和 と な る 硫酸銅（Ⅱ）水溶液をつくる に は，水 が 何 g 必 要 か 答 えよ。ただし，計算過程も 書くこと。 ⒝ ℃の 硫 酸 銅（Ⅱ）飽 和 水 溶 液 gを ℃に 冷 却すると，硫酸銅（Ⅱ）五水 和 物 は 何 g 析 出 す る か を 計算し，有効数字 桁で答 えよ。ただし，計算過程も 書くこと。 ― ― Ｃｚ （ ）

Ⅱ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。 （配点率 ％） 地球の表面の約 分の は，水でおおわれ，その大部分は海水で占められている。海水中の溶 質の主成分は塩化ナトリウムであり，塩化ナトリウムはイオン結晶を形成する。イオン結晶の場 合，あるイオンからもっとも近いところに存在するのは反対符号のイオンであり，隣接するイオ ンの数を（ア）数という。たとえば，塩化ナトリウムのイオン結晶におけるナトリウムイオン Na＋_{と塩化物イオン Cl}−_{の（ア）数は，ともに（イ）である。} 塩化ナトリウムを水に入れると，Na＋_{や Cl}−_{が水分子に囲まれて安定化される水和現象が起} こり，水和された Na＋_{や Cl}−_{が水中に拡散していくことによって溶解が進行し，塩化ナトリウ} ム水溶液が得られる。一方， ① 塩化ナトリウム水溶液は，水酸化ナトリウムと塩酸の反応によって 調製することもできる。 海水から生活用水や工業用水を得るために，さまざまな海水の淡水化技術が開発されてきた。 例えば，半透膜で純水と海水を仕切り，海水側に ② 浸透圧以上の圧力を加えて水分子を海水側から 純水側に移動させる逆浸透技術が利用されている。 問 （ア）にあてはまる適切な語句を，（イ）にあてはまる適切な整数値を，それぞれ書け。 問 下線部①に関連して，反応容器を用いて以下の操作 ∼操作 を行った。ただし，反応容 器は外部との熱のやりとりがなく，容器の熱容量は無視できるものとする。また，各操作で 最終的に調製された溶液について，密度を ． g／cm ，比熱を ． J／（g・K）とする。 〔操作 〕 容器に入れた水 mLに，固体の水酸化ナトリウム ． g を加えてかくはんしたとこ ろ，溶液の温度が ． ℃上昇した。 〔操作 〕 容器に入れた ． mol／L の塩酸 mLに，同じ温度の ． mol／L の水酸化ナトリウム水

問⒜∼⒡に答えよ。 ⒜ 反応熱は，反応の経路によらず，反応の初めの状態と終わりの状態で決まる。この法則 の名称を書け。 ⒝ 操作 において，水酸化ナトリウムの水への溶解熱〔kJ／mol〕を有効数字 桁で答え よ。ただし，計算過程も示せ。 ⒞ 操作 で発生する反応熱の種類として，最も適切な名称を書け。 ⒟ 操作 で発生する反応熱〔kJ／mol〕を有効数字 桁で答えよ。ただし，計算過程も示 せ。 ⒠ 操作 でおこる変化の熱化学方程式を書け。 ⒡ 操作 でおこる変化の熱化学方程式を書け。 ― ― Ｃｚ （ ）

問 下線部②について，図 に示す装置を用いて以下の実験 を行い，塩化ナトリウム水溶液 の浸透圧を測定した。この実験について，問⒜∼⒞に答えよ。ただし， ． × Pa＝ mmHg，水銀の密度を ． g／cm ，水，塩化ナトリウム水溶液，およびスクロース （C H O ）水溶液の密度を ． g／cm とする。 〔実験 〕 図 （ⅰ）に示すように，底面に半透膜を取り付けた容器 A に塩化ナトリウム水溶液を， 容器 B に水を，それぞれ入れた。 ℃で十分に静置したところ，図 （ⅱ）に示すように， ガラス管内の液面が上昇し，液面の高さ h は cmとなった。 ガラス管 （ⅰ） （ⅱ） 容器 A 容器 B 半透膜 塩化ナトリウム 水溶液 水 図 浸透圧の測定 ⒜ この塩化ナトリウム水溶液の浸透圧〔Pa〕を有効数字 桁で答えよ。ただし，計算過程 も示せ。 ⒝ この塩化ナトリウム水溶液のモル濃度〔mol／L〕を有効数字 桁で答えよ。ただし，水溶 液中の塩化ナトリウムは完全に電離しているものとして計算し，計算過程も示せ。 ⒞ 塩化ナトリウム水溶液の代わりに，同じモル濃度のスクロース水溶液を用いて実験 と 同様の操作を行った。 ℃で十分に静置したとき，図 （ⅱ）におけるスクロース水溶液 の液面の高さ h がどのようになるか答えよ。

Ⅲ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。有機化合物および高分子化合物の構造式は，記入例に ならって書け。 （配点率 ％） H H C C H CH O O C SO H3 2 C O O O C O CH2 ₂ 有機化合物の記入例 高分子化合物の記入例 ベンゼンは石油化学における基礎的な化合物の一つであり，置換反応などにより種々の化合物 に変換することが可能であるため，医薬品，染料，合成樹脂，合成繊維などの原料として広く用 いられている。ベンゼンを出発物質とする合成反応を図 に示す。 A H I J K F C E D G B 触媒 ，触媒 クメン クメンヒドロ ペルオキシド 分解 ＋水 ＋気体 ＋ ヘキサメチレンジアミン 3 SO ，4HNO H2 H2 SO ，4HNO3 SO Na 4 H2 O2 2 Br 3 CH 3 CH C H 2 CH CHCH3 CH₃ C CH₃ O OH ，NaOH I2 H2 H2 SO4 3 4 KMnO SO4 H2 CH OH 図 ベンゼンを出発物質とする合成反応 問 ベンゼンに硫酸と硝酸の混合物（混酸）を加えて加熱すると，化合物 A（分子量 ）が生成 した。化合物 A に混酸を加えてさらに反応させると，化合物 B（分子量 ）が主生成物とし て得られた。化合物 A および B の構造式と名称を書け。 問 ベンゼンに触媒を用いてプロペンを反応させるとクメンが生成した。クメンを酸素で酸化 すると，クメンヒドロペルオキシドが生成し，これを硫酸で分解することにより化合物 C と D が得られた。化合物 C の水溶液に臭素水を十分に加えると，化合物 E（分子量 ）が 白色沈殿として得られた。化合物 C∼E の構造式を書け。 ― ― Ｃｚ （ ）

問 化合物 C にナトリウムの単体を加えて温めると，化合物 F が生成し，気体が発生した。 この反応の化学反応式を書け。 問 化合物 C，安息香酸，硫酸を酸性の強い順にならべよ。 問 化合物 D にヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えると，化合物 G が黄色の沈殿として 得られた。化合物 G の化学式とこの反応の名称を書け。 問 ベンゼンの蒸気と高圧の水素を，触媒を用いて反応させると，ベンゼン 分子に対して水 素 分子の付加反応がおこって，シクロヘキサンが生成する。一方，触媒と反応条件を適切 に選択すれば，水素分子が 個だけ付加した化合物 H を得ることも可能である。化合物 H に硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液を加えて加熱すると，化合物 I が得られた。さら に，化合物 I に少量の濃硫酸を加えてメタノール中で加熱すると，化合物 J が得られた。化 合物 H∼J の構造式を書け。 なお，下記に示すようなアルケンに硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液を加えて加熱 すると，炭素間の二重結合が開裂してカルボン酸を生成する。 SO4 H H R H R 2 4 KMnO C C 2 O C OH R 問 化合物 I とヘキサメチレンジアミンを混合して加熱すると，縮合重合がおこり，重合体 K が生成した。重合体 K の構造式と名称を書け。 （以 上）