試験問題

〔注意事項〕 ．問題冊子が 冊，解答用冊子が 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，問題冊子および解答用冊子を開いてはいけません。 ．問題冊子は ページから，また，解答用冊子は，解答用紙 枚と下書用紙 枚から なっています。解答開始の合図があったら，すぐに両方の冊子を確認しなさい。 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。 ．各解答用紙には，受験番号を記入する欄が 箇所あります。各解答用紙にある 箇所 の受験番号記入欄の両方に「本学の受験番号」を忘れずに記入しなさい。 （合計 箇所に受験番号を記入することになります。） ．この問題冊子の 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，必ず別紙の解答用紙の指定された場所（問題番号と一致した場所）に記入しな さい。指定された場所以外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。 令 和 年 度（前期日程） 入学者選抜学力検査問題

化

学

〔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，次の原子量や定数を用いよ。 原子量：H ＝ ．，C ＝ ，N ＝ ，O ＝ ，Cl ＝ ，Ⅰ＝ 気体定数（R）： ． × Pa・L／（K・mol）

Ⅰ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。ただし，気体はすべて理想気体としてふるまうものと する。 （配点率 ％） 物質には， ① 固体，液体，気体の つの状態がある。物質が分子からなる場合，分子どうしを集 めようとする分子間力と，分子を散らばらせるはたらきのある（ア）の大小関係で，物質の状態は 決まる。分子間力には，（イ）力や水素結合などがある。一方，分子は（ア）しており，温度は（ア） の激しさの程度を表している。氷の結晶の内部では，図 のように，水分子が規則正しく配列 し，水分子 mol あたり，（ウ）mol の水素結合を形成している。 水素結合 H O 図 氷の結晶構造 温度が高くなると，水分子の（ア）は活発になり，水分子が定まった 位置にとどまることができなくなるため，氷は液体（水）になる。さら に温度が高くなり，水分子が周囲の水分子との間にはたらく力を振り 切ると，水は気体（水蒸気）になる。 ② 状態変化は，いずれの場合も熱の 吸収や放出を伴う。温度と圧力によっては， つの状態が共存する場 合がある。沸点は，一般的に純物質と混合物で異なり， ③ 不揮発性の物 質を水に溶かした溶液は，純粋な水よりも，沸点が高くなる性質をも つ。 問 文中の空欄（ア）と（イ）に適切な語句を書け。 問 文中の空欄（ウ）に適切な数値を書け。 問 下線部①について，次の問いに答えよ。 ℃の氷 mol を ℃の水蒸気にするのに何 kJ の熱量が必要か，小数第 位を四捨五 入し，答えよ。また，計算過程も書け。ただし， ． × Paのもとにおいて，氷の融 解熱は， ． kJ／mol，水の比熱は， ． J／（g・K），水の蒸発熱は， ． kJ／mol とする。 問 下線部②について，次の問いに答えよ。 図 は，非常に軽くて滑らかに動くピストンが取り付けられた密閉容器の内部を質量 m の水ですきまなく満たし， ． × Paのもとで，容器内部の物質に単位時間あたり一 定量の熱を加え続け，すべての水を水蒸気に変化させたときの，温度と時間の関係を表して いる。 下の⒜∼⒠の中から，正しいものをすべて選び，解答欄の記号を○で囲め。

⒞ 圧力を ． × Paよりも少し高くすると，温度 t は上昇する。 ⒟ 水の質量 m を増やしても，B の領域の時間は変化しない。 ⒠ 水の質量 m を増やしても，温度 t は変化しない。 水 時間 温度 0 Ｂ Ａ 図 容器内部の温度と時間の関係 問 下線部③について，次の問いに答えよ。 Mはある つの元素記号を表し，組成式が MClnで表される塩化物のイオン結晶 ． g を ． kg の水に溶かした希薄溶液，組成式が MⅠnで表されるヨウ化物のイオン結晶 ． g を ． kg の水に溶かした希薄溶液，尿素 ． mol を ． kg の水に溶かした希薄溶液の沸点 は，いずれも等しい。元素 M の原子量を求めよ。また，計算過程も書け。ただし，n は正 の整数（n ＝ ， ，．．．）を表し，イオン結晶は水溶液中で完全に電離するとする。 問 次の問⒜および問⒝に答えよ。 容積が ． L の金属製の密閉容器の内部を ℃で圧力が ． × Paになるまで気体 の酸素で満たした。この容器内に mgの気体のエタンを注入すると， ℃で容器内の圧 力は，（エ）× Paを示した。そのあと，容器内のエタンをすべて完全燃焼させ，ふたた び ℃で十分な時間静置すると，容器内の圧力は，（オ）× Paを示した。 ⒜ エタンの完全燃焼を表す化学反応式を書け。 ⒝ 文中の空欄（エ）と（オ）に適切な数値を小数第 位まで書け。また，計算過程も書け。た だし，水の蒸気圧は， ℃において ． × Paである。なお，酸素，エタン，二酸 化炭素はすべて気体で存在する。また，気体の体積は容器の容積 ． L と等しいとみな すことができ，気体の液体への溶解は無視できるものとする。

Ⅱ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。 （配点率 ％） われわれは，化学反応を日常生活や産業の中で広く利用している。化学反応を利用するために は，まず反応そのものをよく理解しなければならない。 化学反応には，熱の出入りが伴う。化学反応に伴って発生または吸収する熱を，（ア）といい， そのうち物質 mol を完全燃焼させたときに発生する熱をとくに（イ）という。燃焼反応はすべて 発熱反応であり， ① 黒鉛の（イ）は kJ／mol である。 ② ある化合物 mol が，その成分元素の単体 から生成されるときの（ア）を生成熱といい，kJ／mol で表わす。生成熱は物質により正の値をと ることも負の値をとることもある。 化学反応には， ③ 火薬の爆発のように速く反応するものがある一方で，鉄が空気中でさびる酸化 反応のようにゆっくり進むものもある。化学反応を利用して物質生産を行う場合には，一般に反 応が速いほうが望ましい。化学反応の速さ，すなわち反応速度は，同じ化学反応であっても， ④ 濃 度，温度， ⑤ 触媒の存在などの反応条件により変わってくる。 化学反応は，反応式の矢印が示すとおりに進行するとは限らず，反応物が残存しているのに， 見かけ上反応が止まった状態になることがある。ある化学反応の反応式において，右に向かう反 応も左に向かう反応も起こりうるとき，その反応を（ウ）という。（ウ）では，右に向かう正反応が 進むにつれて反応物が減り，正反応の反応速度が徐々に低下する。正反応が進むと生成物が増加 するため，左に向かう逆反応の反応速度は増加する。 ⑥ やがて正反応と逆反応の反応速度が等しく なり，反応が止まっているように見える。この状態を平衡状態という。反応物を A と B，生成 物を C と D とし，それらの係数をa，b，c，d とする次の（ウ）が平衡状態のとき， "# aA ＋ bB _!" cC ＋ dD 各成分 A，B，C，D のモル濃度をそれぞれ［A］，［B］，［C］，［D］とすると，これらの成分のモ ル濃度と平衡定数 K の間には， K＝（エ） の関係がなりたつ。 ⑦ 平衡定数は，温度が一定であれば反応に固有の一定の値をとる。 問 文中の空欄（ア）∼（ウ）に適切な語句，（エ）に適切な式を書け。 問 下線部①の熱化学方程式を書け。また下線部②について，次の熱化学方程式を用いて，一 酸化炭素 CO（気）の生成熱は何 kJ／mol か求めよ。 CO（気）＋ O（気）＝ CO（気）＋ kJ 問 下線部③について，硝酸 HNO は火薬の製造に広く利用されている。硝酸は工業的に は，アンモニア NH を出発原料として，白金を触媒としてアンモニアを酸化し一酸化窒素

⒜ このような硝酸の工業的製法を何と呼ぶか。 ⒝ アンモニアから硝酸ができるまでの 段階の反応の反応式を書け。 ⒞ ⒝の 段階の反応式をもとに，アンモニアから硝酸を合成する反応を つの化学反応式 で示せ。またこの反応が完全に進行したときに， ． kg の硝酸を得るために必要なアン モニアの質量は何 kg か。有効数字 桁で答えよ。 問 下線部④について，反応物 E と F から生成物 G を生成する反応について，E と F の濃度 を変化させ G の生成速度 v を求める実験を行ったところ以下の表のとおりとなった。次の 問⒜および問⒝に答えよ。 実験 E の濃度 ［E］〔mol／L〕 F の濃度 ［F］〔mol／L〕 G の生成速度 v 〔mol／（L・s）〕 ． ． ． × − ． ． ． × − ． ． ． × − ⒜ 反応速度定数を k，反応物 E，F の濃度をそれぞれ［E］，［F］として，G の生成速度 v を 表す反応速度式を示せ。 ⒝ 反応速度定数 k を有効数字 桁で求めよ。単位を明記すること。 問 下線部⑤について，化学反応における触媒のはたらきについて説明せよ。 問 下線部⑥および⑦について，二酸化 窒 素 NO と そ の 分 子 が 結 合 し た 四 酸 化 二 窒 素 N O は，常温付近では次式に従い NO と N O の混合気体となる。 "# NO _{!" N O} またこの反応を熱化学方程式で表すと次のようになる。 NO（気）＝ N O （気）＋ ． kJ 次の問⒜∼⒞に答えよ。ただし NO と N O は常に気体とする。 ⒜ 圧力を一定に制御できる容器に， ． mol の NO を入れて，常温付近で温度および圧 力を一定に保ったところ，NO の ．％が N O となり平衡状態になった。平衡状態に おける NO と N O の物質量を求めよ。答えは単位を明記し，計算過程も書け。 ⒝ ⒜の平衡状態における混合気体の体積が ． L のとき，平衡定数 K を求めよ。答えは 単位を明記し，有効数字 桁で求めよ。計算過程も書け。 ⒞ ⒜の平衡状態から，圧力を一定に維持したまま冷却して温度を下げた。十分に時間が経 過すると，温度を下げる前と後で NO の物質量はどのように変わるか，理由とともに述 べよ。

Ⅲ

次の文を読んで，問 ∼問 に答えよ。有機化合物の構造式は，記入例にならって書け。 （配点率 ％） C C C O C ONa O O H H CH2 CH2 有機化合物の記入例 カルボキシ基−COOH は，タンパク質を構成するアミノ酸をはじめ，さまざまな有機物質に 含まれる官能基の一つであり，カルボキシ基を有する化合物をカルボン酸という。カルボン酸 は，第一級アルコールや，銀鏡反応を示す（ア）を酸化することで生成される。カルボン酸は水に 溶けるとわずかに電離し，その水溶液は弱い酸性を示す。分子中のカルボキシ基の数により， 価カルボン酸（モノカルボン酸）， ① 価カルボン酸（ジカルボン酸）， 価カルボン酸（トリカルボ ン酸）などに分類され，鎖式の 価カルボン酸を脂肪酸という。脂肪酸のうち，炭化水素基がす べて単結合のものを（イ）脂肪酸といい，一方，二重結合や三重結合を含むものを（ウ）脂肪酸とい う。なかでも，炭素原子の数の多い脂肪酸は高級脂肪酸とよばれる。 ② 高級脂肪酸とグリセリン（ ，， プロパントリオール）との縮合から得られるエステル化合物 （トリグリセリド）は（エ）とよばれ，動物の体内や植物の種子などに広く分布している。（エ）は水 よりも軽く，水に溶けにくく有機溶媒に溶けやすい。（エ）に水酸化ナトリウム水溶液を加えて熱 すると，グリセリンと脂肪酸のナトリウム塩を生じる。 ベンゼン環の炭素原子にカルボキシ基が直接結合した化合物は代表的な芳香族カルボン酸であ り，医薬品や合成繊維，合成樹脂などの原料に用いられる。その性質は脂肪酸と似た性質をも ち，水に溶かすと弱い酸性を示す。このような芳香族カルボン酸として， ③ 安息香酸， ④ サリチル 酸， ⑤ フタル酸などがある。 問 文中の空欄（ア）∼（エ）に適切な語句を書け。 問 下線部①について，C H O の分子式で示される 価カルボン酸には幾何異性体の関係 にある二つの化合物 A および B が存在する。化合物 A は約 ℃に加熱すると化学反応が 起こり，C H O の分子式で示される化合物へ変化したが，化合物 B では化学構造に変化 は起こらなかった。幾何異性体 A および B の化合物名を書け。また，触媒存在下で A およ び B に水素を付加すると同一の化合物 C が得られた。化合物 C の構造式を書け。

問 下線部②について，次の問⒜および問⒝に答えよ。 ⒜ 高級脂肪酸としてリノール酸（C H COOH）のみを構成成分としたエステル化合物（ト リグリセリド）を得る化学反応式を書け。長鎖の炭化水素基は，C H と記せ。 ⒝ ⒜の反応で得られたトリグリセリド mol に付加する最大の H の物質量を求めよ。単 位を明記すること。 問 下線部③について，次の問⒜および問⒝に答えよ。 安息香酸，アニリン，フェノールの つの有機化合物を溶かしたジエチルエーテル（エー テル）溶液に，希塩酸を加えてよく振って静置すると，水層 とエーテル層 に分離した。 次に，エーテル層 に水酸化ナトリウム水溶液を加えてよく振って静置すると，水層 と エーテル層 に分離した。水層 に二酸化炭素を吹き込み，エーテルを加えてよく振って静 置すると，水層 とエーテル層 に分離した。 ⒜ 水層 ，水層 ，エーテル層 に含まれる化合物の構造式を書け。ただし，溶液中で塩 を形成している場合には，その塩の構造を書くこと。 ⒝ 水層 に二酸化炭素を吹き込んだとき，安息香酸，アニリン，フェノールのうち，いず れか一つが再び生じた。この水層 で起こった反応を化学反応式で書け。 問 下線部④について，触媒として濃硫酸の存在下，サリチル酸に無水酢酸を作用させて，ア セチルサリチル酸を生成する化学反応式を書け。 問 下線部⑤について，フタル酸は加熱によって分子内で脱水し，無水フタル酸を生成する。 無水フタル酸の構造式を書け。またフタル酸には，ベンゼン環に結合したカルボキシ基の位 置が異なる異性体が他に つある。それらの構造式を書け。 （以 上）