He Ne Fe O

問 1．
(1) 2 点×4
4
2
He
32
Ne
56
3
Fe
16
O
中性子
2
22
30
8
陽子
2
10
26
8
電子
0
10
23
10
2
(2) 2 点
明らかに不安定な原子：32Ne
問 2. (1) 2 点
理由：中性子が多すぎる
K:(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1
(2)2 点有効核電荷＝ 19 - 0.85*8 - 1*10 ＝ 2.2
(3)2 点有効核電荷＝ 17 - 0.35*6 -0.85*8 -2 ＝ 6.10
+2.20
+6.10
(4)3 点 Cl2-の最外殻から見た有効核電荷＝ 17 - 0.85*8 - 1*10 ＝ 0.20
これは電子を放出しやすい K より遥かに小さく，Cl2-がすぐに電子を失い Cl-になる事を意味している．
問 3. (1)3 点エネルギーの低い順：1s，2s，3s
核から遠い順：3s，2s，1s
(2)3 点炭素の 1s 軌道の方がエネルギーが低い．理由：同じ軌道であるが，核の電荷が遙かに大きい炭素原子の 1s 軌
道の方が核からの非常に強い引力が働いており，エネルギーは低くなる．
(3)3 点 2s 軌道の方がエネルギーが低い．理由：s 軌道は貫入の効果が大きく，内殻電子の内側に入り込んでいる部分
が多くなるため，核からの引力を強く受けエネルギーが低くなる．
問 4. (1)3 点
(2)3 点 N に注目すると，非共有電子対 1 と結合 2 方向である．VSEPR より，これら 3 つの方向はほぼ正三角形的になる．
よって C1-N-C の結合角は 120 度に近く，曲がっている．一方，C2 に注目すると，結合が 2 方向に伸びるだけである．
VSEPR より，これら 2 本の結合は正反対に伸びると予想されるため，N-C2-S の結合角は 180 度の直線となる．
(3)3 点 C1 は 4 方向に伸びるので正四面体的な sp3 混成，N は 120 度の結合角より sp2 混成，C2 は 180 度の結合角より
sp 混成，S は非共有電子対も含めれば 3 方向に伸びるのだから，ほぼ 120 度に伸びる sp2 となる．
問 5.
ルイス構造（3 点）
酸化数（3 点）
C1：+2 C2：+1 C3：0 C4：-1 C5：+2 O1：-2 O2：-2
問 6.（6 点）
Be2 で結合に使えるのは 2s 軌道である．2 つの 2s 軌道から結合性軌道のσ2s と反結合性軌道のσ*2s が生
じ，ここに Be2 の価電子 4 つを入れると，結合性軌道に 2 つ，反結合性軌道に 2 つ入り，正味の結合の次数がゼロとなる．
このため結合してもエネルギーの低下が無く，結合しない．
問 7.(1)3 点
イオン化エネルギーの大きい順に，Mg，Ca，Sr，Ba 理由：同族元素なら最外殻電子から見た有効核電荷
はほぼ等しい．一方，周期表の下の方ほど最外殻の主量子数が大きくなり，原子核から遠くなるため電子の受ける引力は
小さくなり，容易に外れる＝イオン化するようになる．
(2)3 点この反応は金属がイオン化する反応なのだから，イオン化しやすい金属元素の方が H+との反応は激しいと予想さ
れる．従って，反応の激しい順に Ba，Sr，Ca，Mg となる．
問 8. (1)2 点 N2 + 2O2 → 2NO2
(2)4 点反応式の左辺：1 mol の N2 を切るのに必要なエネルギー：946 kJ/mol×1 本×1 mol = 946 kJ．
2 mol の O2 を切るのに必要なエネルギー：498 kJ/mol×2 本×1 mol = 996 kJ．
反応式の右辺：2 mol の NO2 を切るのに必要なエネルギー：468 kJ/mol×2 本×2mol = 1872 kJ
よって反応熱は，1872 - (946 + 996) = -70 kJ (この反応は吸熱反応であり，エネルギーの供給がないとほとんど起こらない．
従って，大気中に多量の酸素と窒素があっても，勝手に二酸化窒素になって酸素がなくなる心配はない)
問 9. 2 点×3

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