判 - 河合塾KALS

2014 基礎力判定テスト
化学
判
○
基礎力判定テスト
化
学
解答・解説
1
2014 基礎力判定テスト
化学
問 1～問 8 に答えよ。数値は、特に指定が無い場合は有効数字 2 桁で示せ。原子量は、H = 1.0、
C = 12、N = 14、O = 16、S = 32、Cl = 35.5、K = 39 を用いよ。また、気体定数は
R  8.3 J  mol K   8.310 3 Pa L  mol K  とし、 log2  0.30 、 log3  0.48 とする。
解答は、解答用紙の所定欄に記せ。
問１
第 3 周期の原子のうち、第一イオン化エネルギーが最小のものは何か。また、電気陰性度
が最大のものは何か。いずれも元素記号で記せ。
【解答】
第一イオン化エネルギーが最小：Na
電気陰性度が最大：Cl
【解説】
同一周期の典型元素では、原子番号が小さい（周期表で左にある）ものの方が第一イオン
化エネルギーが小さい傾向にある。よって、第 3 周期（Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar）
では、Na が最も第一イオン化エネルギーが小さい。電気陰性度は、共有結合を形成した場
合に、結合した相手から電子を引く能力の高さを表している。同一周期の典型元素では、
共有結合を（ほとんど）形成しない希ガス（Ar）を除いて、原子番号が大きい（周囲表で
右の）方が電気陰性度が大きい。
問２
質量濃度 27 % の希硫酸のモル濃度はいくらか。この希硫酸の密度は 1.20 g cm 3 とする。
【解答例】
この溶液 1 L 1000 mL  中の H2SO4（分子量 98）の物質量を求める。
1000 mL 1.20 g mL 
27
1

 3.3 mol
100 98g mol
よって、希硫酸の濃度は、 3.3 mol L である。
2
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答
化学
希硫酸の濃度は 3.3 mol L である
【解説】
質量百分率、（体積）モル濃度、質量モル濃度など、濃度の定義をきちんと頭に入れてお
く。モル濃度は、溶液 1 L あたりに含まれる溶質の物質量（モル数）なので、 1 L の溶液を
想定すると考えやすい。
問３
27 C で、ショ糖（C12H22O11）が 2.00 g 溶解した 200 mL の水溶液の浸透圧はいくらか。
【解答例】
分子量は、 C12 H 22O11  12 12  22 1.0 1116  342 で、浸透圧  は、ファントホッフの浸透
圧の式より、
2.00 g
342g mol

 8.3103 Pa L  mol K   300 K  7.310 4 Pa
200 mL
となる。
答
浸透圧は 7.310 4 Pa である
【解説】
溶液のモル濃度を C 、気体定数 R 、温度 T のとき、浸透圧  は、ファントホッフの浸透圧
の式より、
  CRT
となる。
問４
以下の水溶液の pH を小数第 2 位まで求めよ。ただし、水溶液の温度は 25 C で、この温度
での酢酸の酸解離定数を K a  2.0 105 mol L とする。
（１） 0.10 mol L の酢酸水溶液
（２） 0.10 mol の酢酸と、 0.20 mol の酢酸ナトリウムが溶解している水溶液
（３） 0.10 mol L の酢酸ナトリウム水溶液
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【解答例】
（１） x  H   とおく。H+は酢酸の電離で生じたので、 CH 3COO の濃度も x である。 K a が
小さいので、  CH 3COOH   0.10 mol L とみなせ、
Ka 
H CH 3COO 
 CH 3COOH
より、
x  2.0 10 6 mol L
と求まる。よって、
1
1
pH   log x   log  2.0 10 6     0.30  6  2.85
2
2
となる。
（２）弱酸である酢酸の電離と、塩である酢酸ナトリウムの電離を考えると、
CH3COOH   0.10
mol L （ほぼ酢酸の濃度）
CH 3COO   0.20 mol L （ほぼ酢酸ナトリウムの濃度）


と、みなせる。
Ka 
H  CH 3COO 
CH 3COOH 
より、
H     CH 3COOH  K a  0.10 mol L  2.0 10 5 mol L  1.0 10 5 mol L
CH 3COO 
0.20 mol L
よって、
pH   log 1.0 10 5   5.00
となる。
（３）
酢酸ナトリウムは完全に電離して溶解したと考えられる。生じた酢酸イオンは水と反応し、
一部が酢酸と水酸化物イオンを生じるので、酢酸イオンは塩基である。
Kb 
CH 3COOH OH 
CH 3COO 
ここで生じた水酸化物イオンの濃度を y とすると、
4
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y  OH     CH 3COOH 
であり、 CH 3COO   0.10 mol L とみなせるので、
Kb 
y2
0.10 mol L
一方、
Kb 
 CH 3COOH  OH  H  
CH 3COO H  

K W 1.0 10 14 mol2 L2

 5.0 10 10 mol L
Ka
2.0 10 5 mol L
なので、
5.0 10 10 mol L 
y2
0.10 mol L
 y  5.0 10 11 mol L
よって、
14
2
2
H    K W  1.0 10 mol L  2.0 1018 mol L
OH  
5.0 10 11 mol L
これより、
1
1
pH   log H     log 2.0 10 18    log 2.0  log1018     0.30 18  8.85
2
2
と求まる。
【解説】
（１）弱酸、（２）緩衝液、（３）弱酸の塩の pH を求める問題である。解答例に示したよ
うな解法がある。
問５
塩化カリウムを、硫酸酸性の過マンガン酸カリウムによって酸化したところ、塩素を生じ
た。この反応の反応式を記せ。
【解答】
10KCl + 2KMnO4 + 8H2SO4 →
5Cl2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O
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【解説】
半反応式は、
2Cl- →
Cl2 + 2e-
MnO4- + 5e- + 8H+ →
Mn2+ + 4H2O
となり、酸化還元反応が電子のやり取りであることから、これら 2 式から電子を消せばよ
い。上式を 5 倍、下式を 2 倍して辺々を足し、適切なものを両辺に加えて整理する。
問６
メタノール 10 g を完全燃焼させるのに必要な空気の体積は何 L か。また、この反応で生じ
る熱量はいくらか。ただし、27 ℃、1.0 10 5 Pa で、空気は窒素と酸素が体積比 4 : 1 の気体
とし、メタノールの燃焼熱を 730 kJ mol とする。
【解答例】
メタノールの燃焼の反応式は、
2CH3OH + 3O2
→
2CO2 + 4H2O
なので、メタノール（分子量 32）1 mol あたり、
3
mol の酸素が必要である。よって、必要
2
な空気の体積は、
3
10 g
  8.3110 3 Pa L  mol K   300 K
4 1
32 g mol 2

 58 L
5
1.0 10 Pa
1
である。また、発生する熱量は、
10 g
 730 kJ mol  2.310 2 kJ
32 g mol
である。
答
空気は 58 L 、熱量は 2.310 2 kJ である
【解説】
反応量や生成量を求める問題では、係数も間違えないようにして、反応式を作るのが大切
である。この問題では、メタノールの量が与えられているので、メタノールの係数を 1 に
した、
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CH3OH +
化学
3
O2 → CO2 + 2H2O
2
を作業用に作ると、メタノール 1mol あたり酸素が
3
mol 反応することが容易にわかる。
2
問７
60 ℃の飽和硝酸カリウム水溶液が 300 g がある。この水溶液をおよそ 80 ℃に加熱してしば
らくすると水が蒸発して、水溶液が 250 g になった。この水溶液をゆっくりとさまし、30 ℃
にしたときに析出している硝酸カリウムの質量はいくらか。整数で答えよ。ただし、硝酸
カリウムの水への溶解度（水 100 g に溶解しうる溶質の質量）は、30 ℃で 45 g、60 ℃で 106
g、80 ℃で 167 g とする。
【解答例】
60 ℃の飽和硝酸カリウム水溶液に含まれている KNO3 の質量を x とおくと、
x
106 g

300 g 100 g 106 g
 x  154 g
と求まる。水を蒸発させた後の、水溶液中の水は、
250 g 154 g  96 g
なので、30 ℃にしたときの水溶液に溶解している KNO3 の質量を y おくと、
y
45 g

96 g 100g
 y  43 g
よって、析出する KNO3 は、
154 g  43 g  111 g
である。
答
111 g の KNO3 が析出する
【解説】
飽和溶液なら溶解度から、(溶質)／(溶媒) や (溶質)／(溶液) が計算できる。様々な解法が
あるが、基本的には混合物である溶液の内訳（溶媒と溶質が何 g ずつ含まれているか）を
押さえることである。
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問８
以下の反応の主な生成物を構造式で記せ（構造式は以下の反応式に示された簡略化した構
造式を参考にせよ）。
（１）
（２）
（３）
【解答】
（１）
（２）
（３）
【解説】
（１）第二級アルコールを酸化すると、ケトンを生じる。
（２）カルボン酸とアルコールが脱水縮合してエステルを生じる。
（３）ベンゼンをニトロ化して、ニトロベンゼンを生じる。
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