センター試験の問題と解答 ２０１３本試験 Ｈ＝１．０ Ｓ＝３２ Ｃ＝１２ Ｎ＝１４ Ｃｌ＝３５．５ Ｏ＝１６ Ｆｅ＝５６ Ｎａ＝２３ Ｐｂ＝２０７ 第３問．次の問い（問１～問７）に答えよ。 問１．工業的製法の記述として下線を付した物質が適当でないものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［１５］ ① 鋼は、融解した銑鉄に酸素を吹き込み、製造される。 ② アンモニアは、触媒を用いて水素と窒素を反応させて製造される。 ③ 硝酸は、触媒を用いてアンモニアと空気から製造される。 ④ フッ化水素は、蛍石（フッ化カルシウム）に濃塩酸を加え、加熱して製造される。 ⑤ 酸素は、液体空気を分留して製造される。 問２．１４族元素の単体に関する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［１６］ ① フラーレンＣ６０は、球状の分子である。 ② ケイ素は、ダイヤモンドと同様の結晶構造をもつ。 ③ ケイ素は、二酸化ケイ素を還元してつくることができる。 ④ スズは、常温で希塩酸に溶けやすい。 ⑤ 鉛は、常温で希塩酸に溶けやすい。 問３．強塩基の水溶液と反応して塩をつくる酸化物として適当なものを、次の①～⑤のうちから二つ選べ。 ただし、解答の順序は問わない。 ［１７］・ ［１８］ ４ Ｎａ２Ｏ ② ＭｇＯ ③ Ｐ４Ｏ１０ ④ ＣａＯ ⑤ ＺｎＯ 問４．硫黄の化合物に関連する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。［１９］ ① 亜硫酸水素ナトリウムと希硫酸の反応により、二酸化硫黄が発生する。 ② 硫化水素は、ヨウ素により還元される。 ③ 硫化水素は、２価の弱酸である。 ④ 濃硫酸を加えると、スクロース（ショ糖）は黒くなる。 ⑤ 濃硫酸を多量の水に加えると、多量の熱が発生する。 問５．銅に関する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［２０］ ① 硫酸銅（Ⅱ）水溶液に、希塩酸を加えて硫化水素を通じても、沈澱は生じない。 ② 硫酸銅（Ⅱ）水溶液に、アンモニア水を少量加えると沈澱が生じるが、さらに加えると生じた沈澱は 溶ける。 ③ 硫酸銅（Ⅱ）水溶液に、亜鉛の粒を加えると、単体の銅が析出する。 ④ 銅の電気精錬では、陰極に高純度の銅が析出する。 ⑤ 銅の電気精錬では、陽極の下に、銅よりイオン化傾向の小さい金属が沈澱する。 問６．０．４０ｍｏｌ／Ｌの塩化鉄（Ⅲ）水溶液２０ｍＬに、十分な量のアンモニア水を加えて得た沈澱を すべてろ過して取り出し、バーナーで強熱して酸化鉄（Ⅲ）の粉末を得た。この粉末の質量は何ｇか。 最も適当な数値を、次の①～⑥のうちから一つ選べ。 ［２１］ ① ０．３２ ② ０．６４ ③ １．３ ④ ３．２ ⑤ ６．４ ⑥ １３ 問７．図１は実験室における塩素の製法を示している。下の問い（ａ・ｂ）に答えよ。 ａ．図１の液体Ａと固体Ｂの組み合わせとして最も適当なものを、次の①～④のうちから一つ選べ。 ［２２］ ｂ．図１の気体捕集装置Ｃの捕集方式に関する記述として、最も適当なものを、次の①～⑤のうちから 一つ選べ。 ［２３］ ① 上方置換が最もよい。 ② 下方置換が最もよい。 ④ 上方置換・水上置換のいずれでもよい。 ③ 水上置換が最もよい。 ⑤ 下方置換・水上置換のいずれでもよい。 第４問．次の問い（問１～問７）に答えよ。 問１．次の三つの化合物の破線で囲まれた官能基ａ～ｃの名称として最も適当なものを、下の①～⑥のうちから 一つずつ選べ。 ［２４］～［２６］ ① スルホ基 ⑤ ② アルデヒド基 カルボキシ基（カルボキシル基） ③ ニトロ基 ④ アミノ基 ⑥ ヒドロキシ基（ヒドロキシル基） 問２．炭化水素に関する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［２７］ ① エタン分子では、Ｃ－Ｃ単結合を軸にして両側のメチル基が回転できる。 ② トランス－２－ブテンの炭素原子は、すべて同一平面上にある。 ③ アセチレンの水素原子と炭素原子は、すべて同一直線上にある。 ④ アセチレン３分子を触媒の存在下で結合させて、ベンゼンをつくることができる。 ⑤ 二重結合を一つもつ環式炭化水素の一般式は、ＣｎＨ２ｎ（ｎ＞＝３）である。 問３．生成する有機化合物が誤っている反応を、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［２８］ 問４．高分子化合物に関する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［２９］ ① ポリ塩化ビニルは、塩化ビニルの縮合重合により生成する。 ② ポリ塩化ビニルは、Ｃ－Ｃｌ結合をもつ。 ③ ポリ塩化ビニルは、成形（成型）加工され、水道管などに利用されている。 ④ ナイロン６６（６，６－ナイロン）は、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの縮合重合により生成する。 ⑤ ナイロン６６は、合成繊維などに利用されている。 問５．直鎖のアルカンの炭素原子の数（１～８）と沸点の関係を表すグラフとして最も適当なものを、 次の①～⑥のうちから一つ選べ。［３０］ 問６．次の操作１～５からなる実験を行った。下の問い（ａ・ｂ）に答えよ。 操作１．試験管Ａにエタノールをとり、二クロム酸カリウム水溶液、希硫酸、沸騰石を入れた。 操作２．図１のように試験管Ａを加熱し、生じた物質を水の入った試験管Ｂに採集した。 操作３．試験管Ｂ中の水溶液の一部をとり、これをフェーリング液と反応させた。 操作４．硝酸銀水溶液とアンモニア水を用いて、別の試験管アンモニア性硝酸銀水溶液を調整した。 操作５．アンモニア性硝酸銀水溶液の入った試験管に、試験管Ｂ中の水溶液の一部を加え、６０～７０℃ に加熱した。 ａ．この実験は換気のよい場所で行った。使用した試薬のうち、刺激臭をもつものを、次の①～⑤のうちから 一つ選べ。 ［３１］ ① 二クロム酸カリウム水溶液 ④ 硝酸銀水溶液 ② 希硫酸 ③ フェーリング液 ⑤ アンモニア水 ｂ．この実験に関連する記述として誤りを含むものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。 ［３２］ ① 操作１で、沸騰石を入れるのは、急激な沸騰（突沸）を防ぐためである。 ② 操作２で、図１のように試験管Ｂを氷冷するのは、生じた物質を確実に液化させるためである。 ③ 操作３で、フェーリング液と反応した物質は、ホルムアルデヒドである。 ④ 操作４で、アンモニア水が少ないと褐色の沈殿が生じる。 ⑤ 操作５で、試験管内部に銀が析出した。 問７．酢酸エチルは、濃硫酸を触媒として酢酸とエタノールから合成できる。酢酸２．０ｍｏｌとエタノール ８．０ｍｏｌを反応させたところ、酢酸エチル８８ｇが得られた。酢酸の何％が酢酸エチルに変化したか。 最も適当な数値を、次の①～⑥のうちから一つ選べ。［３３］ ① ４２ ② ４４ ③ ５０ ④ ８３ ⑤ ８８ ⑥ １００ ２０１３本試験（解答とヒント） 第３問 問１．答 ［１５］ ④ ① 適当。高炉で生成された銑鉄を転炉に移して、転炉で酸素を吹き込み、不純物の少ない鋼を生産する。 ② 適当。アンモニアは、工業的には、ハーバー・ボッシュ法によってつくられる。アンモニアの生成率を 高くするには、温度は低く、圧力は高くすればよいが、現在では、四酸化三鉄を主成分とした触媒 を用いて、温度は４００～６００℃、圧力は１×１０７～３×１０７Ｐａの条件で合成している。 ③ 適当。触媒に白金を使い、アンモニアを酸化して一酸化窒素をつくり、さらに酸化して二酸化窒素を経て 硝酸を得る方法がオストワルト法である。 ④ 不適当。フッ化水素は、蛍石（フッ化カルシウム）に濃硫酸を加え、加熱してつくられる。 ＣａＦ２＋Ｈ２ＳＯ４ → ＣａＳＯ４＋２ＨＦ ⑤ 適当。酸素は液体空気の分留によって得られる。 問２．答 ［１６］ ⑤ ① 正しい。Ｃ６０（フラーレン）は 球状分子である。 ② 正しい。ケイ素の結晶は、ケイ素原子の回りに、別の４個のケイ素原子が正四面体の頂点を形成するように 配列しており、ダイヤモンドと同じ結晶構造をしている。 ③ 正しい。ケイ素は、二酸化ケイ素を電気炉で還元してつくることができる。 ④ 正しい。スズは、水素イオンよりイオン化傾向が大きく、希塩酸に溶けて水素を発生する。 Ｓｎ＋２ＨＣｌ → ＳｎＣｌ２＋Ｈ２ ⑤ 誤り。鉛は、水素イオンよりイオン化傾向が大きいが、水に溶けにくい塩化鉛（Ⅱ）ＰｂＣｌ２の被膜を 表面につくるため、希塩酸には溶けにくい。 問３．答 ［１７］ ・ ［１８］ ③・⑤ 非金属元素の酸化物・Ｐ４Ｏ１０は、酸性酸化物で、強塩基と反応する。また、両性元素の酸化物・ＺｎＯは、 両性酸化物であり、酸とも強塩基とも反応する。 問４．答 ［１９］ ② ① 正しい。亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）に希硫酸を加えると、二酸化硫黄が発生する。 ＮａＨＳＯ３＋Ｈ２ＳＯ４ → ＮａＨＳＯ４＋Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２ ２ＮａＨＳＯ３＋Ｈ２ＳＯ４ → Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ＋２ＳＯ２ ② 誤り。 硫化水素は還元剤で、ヨウ素は酸化剤。 Ｈ２Ｓ ＋ Ｉ２ ＜酸化数＞ －２ ０ → Ｓ＋２ＨＩ ０ －１ Ｓの酸化数（－２→０）増加→酸化される（相手を還元＝還元剤） Ｉの酸化数（０→－１）現象→還元される（相手を酸化＝酸化剤） ③ 正しい。Ｈ２Ｓは２価の弱酸 ④ 正しい。濃硫酸を加えると、スクロース（ショ糖）は黒くなる。 Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１ → １２Ｃ ＋ １１Ｈ２Ｏ ⑤ 正しい。濃硫酸を多量の水に加えると、多量の熱が発生する。 問５．答 ［２０］ ① ① 誤り。Ｃｕ２＋は、酸性水溶液中で、硫化水素を通じると硫化銅（Ⅱ）ＣｕＳの黒色沈澱を生じる。 ② 正しい。ＣｕＳＯ４水溶液にＮＨ３水を少量加えると、水酸化銅Ｃｕ（ＯＨ）２の青白色沈澱が生じる。 さらに、ＮＨ３水を加えると、 ［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋・テトラアンミン銅（Ⅱ）イオンが生じて、 沈澱は溶ける。水溶液の色は深青色になる。 ③ 正しい。イオン化傾向は、Ｚｎ＞Ｃｕ なので、Ｃｕが析出する。 Ｃｕ２＋ ＋ Ｚｎ → Ｚｎ２＋ ＋ Ｃｕ ④ 正しい。電気精錬やメッキでは、電気精錬（粗銅などを陽極、純銅などを陰極） 、 メッキ（メッキする金属を陽極、メッキされる金属を陰極）にする。 Ｃｕ２＋ ＋ ２ｅ－ （粗銅のなかの銅がイオンになる） ＜銅の電気精錬＞ 陽極： Ｃｕ → 陰極： Ｃｕ２＋ ＋ ２ｅ－ → Ｃｕ （陰極で銅が析出する） ⑤ 正しい。銅の電気精錬では、陽極の下に、銅よりイオン化傾向の小さい金属（Ａｇ・Ａｕなど）が沈澱する。 これを陽極泥という。 問６．答 ［２１］ ② １．塩化鉄（Ⅲ）ＦｅＣｌ３の水溶液に、十分なＮＨ３水を加えると、 水酸化鉄（Ⅲ）Ｆｅ（ＯＨ）３の赤褐色沈殿が生じる。 Ｆｅ３＋ ＋ ３ＯＨ－ → Ｆｅ（ＯＨ）３ ―――（１） ２．これを強熱すると、酸化鉄（Ⅲ）Ｆｅ２Ｏ３が得られる。 ２Ｆｅ（ＯＨ）３ → Ｆｅ２Ｏ３ ＋ ３Ｈ２Ｏ ―――（２） ３．０．４０ｍｏｌ／Ｌの塩化鉄（Ⅲ）ＦｅＣｌ３の水溶液２０ｍＬから得られるＦｅ（ＯＨ）３の物質量は、 0.40 20 mol 1000 ４．Ｆｅ（ＯＨ）３から得られるＦｅ２Ｏ３の物質量は、 （２）式より 0.40 20 1 mol 1000 2 ５．また、Ｆｅ２Ｏ３のモル質量は（１６０ｇ／ｍｏｌ）であるから、その質量は、 160 0.40 問７．答 20 1 0.64 g 1000 2 ａ． ［２２］ ① ―――（３） ｂ． ［２３］ ② ａ． ① ＭｎＯ２＋４ＨＣｌ → ＭｎＣｌ２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｃｌ２ ② ＮＨ４Ｃｌ＋ＮａＯＨ → ③ ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４ → ④ Ｚｎ＋２ＨＣｌ → ＺｎＣｌ２＋Ｈ２ ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３ ＮａＨＳＯ４＋ＨＣｌ 塩素が発生するのは、①である。 ｂ．Ｃｌ２は水に溶け、空気より重いので、下方置換で捕集する。したがって、②である。 第４問 問１．答 ［２４］ ② ａ．アルデヒド基 ［２５］ ⑤ ［２６］ ④ ｂ．カルボキシ基（カルボキシル基） ｃ．アミノ基 問２． 答 ［２７］ ⑤ ① 正しい。アルカンの炭素間の単結合Ｃ－Ｃでは、この単結合Ｃ－Ｃを軸として自由に回転できる。 ② 正しい。炭素間の二重結合Ｃ＝Ｃで結合している２個のＣ原子と、これらのＣ原子に結合している２個ずつ の原子は、すべて同一平面上に存在している。 Ｈ ＣＨ３ ╲ ╱ Ｃ＝Ｃ ╱ ＣＨ３ トランス－２－ブテン ╲ Ｈ ③ 正しい。炭素間の三重結合Ｃ≡Ｃで結合している２個のＣ原子と、これらのＣ原子に結合して いる１個ずつの原子は、すべて同一直線上に存在している。 Ｈ－Ｃ≡Ｃ－Ｈ ④ 正しい。アセチレン３分子を反応させると、ベンゼンが合成できる。 ⑤ 誤り。二重結合を一つもつ環式炭化水素はシクロアルケンで、その一般式はＣｎＨ２ｎ－２（ｎ＞＝３） である。＊シクロアルカンの一般式はＣｎＨ２ｎ（ｎ＞＝３）＊ 問３． 問３．答 ［２８］ ② ① 正しい。エタノール２分子から１分子の水分子が脱水すると、ジエチルエーテルが生成する。 ② 誤り。炭化カルシウム（カーバイド）ＣａＣ２に水を加えると、アセチレンが生成する。 ③ 正しい。マレイン酸を約１６０℃に加熱すると、カルボキシ基（カルボキシル基）から１個の水分子が とれて無水マレイン酸が生成する。 ④ 正しい。ベンゼンに鉄の触媒のもとで、塩素を作用させると、置換反応により、クロロベンゼンが生成する。 ⑤ 正しい。フェノールは酸（弱酸）であるから、塩基の水酸化ナトリウムと水溶液と中和して、 ナトリウムフェノキシドを生成する。 ＜参考＞ １．２ＣＨ３－ＣＨ２－ＯＨ エタノール → ＣＨ３－ＣＨ２－Ｏ－ＣＨ２－ＣＨ３ ＋ Ｈ２Ｏ ジエチルエーテル ２．ＣａＣ２ ＋ ２Ｈ２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）２ ＋ カーバイド アセチレン ３．マレイン酸→無水マレイン酸（脱水反応） マレイン酸 無水マレイン酸 ４．ベンゼン→クロロベンゼン（置換反応） ５． （中和反応） Ｃ２Ｈ２ 問４． 答 ［２９］ ① ① 誤り。塩化ビニルを付加重合すると、ポリ塩化ビニルが合成できる。 ② 正しい。 ③ 正しい。 ④ 正しい。 ⑤ 正しい。 ＜参考＞ １．塩化ビニル→ポリ塩化ビニル ４．アジピン酸＋ヘキサメチレンジアミン→ナイロン６６（６，６－ナイロン） 問５．答 ［３０］ ③ 直鎖のアルカンでは、室温で、炭素の数が４以下のメタン・エタン・プロパン・ブタンは気体、５以上の ペンタン・ヘキサン・・・は液体、１６～１８以上では固体となる。したがって、炭素原子の数が４以下のもの の沸点は室温より低く、５～８のものの沸点は室温より高い。最も適当なグラフは③になる。 問６．答 ［３１］ ⑤ ［３２］ ③ ａ．アンモニアは刺激臭がある。⑤が答えである。 ｂ．下の①～⑤より、③が答えである。 ① 正しい。沸騰石を入れる理由は、急激な沸騰（突沸）を防ぐためである。 ② 正しい。エタノール（第一アルコール）を酸化すると、アセトアルデヒド（アルデヒド）になる。 アセトアルデヒドの沸点は低いので、氷冷してアセトアルデヒドを液体にして捕集する。 ③ 誤り。ホルムアルデヒドは、メタノールを酸化したときに生成する物質である。 ④ 正しい。アンモニア性硝酸銀水溶液を調製するとき、ＮＨ３水の量が少ないと、酸化銀（Ⅰ）Ａｇ２Ｏの 褐色沈澱ができる。 ２Ａｇ＋ ＋ ⑤ ２ＯＨ－ → Ａｇ２Ｏ ＋ Ｈ２Ｏ 正しい。銀鏡反応が起こり、銀が析出する。アセトアルデヒドは還元性がある。 問７．答 ［３３］ ③ １．酢酸とエタノールから酢酸エチルが生成する反応は、 ＣＨ３ＣＯＯＨ ＋ ＨＯ－Ｃ２Ｈ５ → ＣＨ３ＣＯＯＣ２Ｈ５ ＋ Ｈ２Ｏ 酢酸 エタノール 酢酸エチル 質量 88( g ) ＝ 1mol ２．酢酸エチルの物質量＝ モル質量 88( g / mol ) ３．酢酸は２ｍｏｌあったので、 1 100 50 2 反応した酢酸の物質量も１ｍｏｌ 答．５０％
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