✏25【新潟大】(医) 化学1⃣~4⃣
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高校全学年
医学部は難関。
1⃣Ⅰ周期表の性質、ギ酸の分解、二酸化炭素の溶解ヘンリー、電極のイオン化傾向、クロム酸鉛の溶解平衡
Ⅱ金属系統分離
2⃣天然&合成高分子、タンパク質、アミノ酸、ヘモグロビン、ペプシン、塩化ビニル、アクリロニトリル。アクリロニトリルとアクリル酸メチルからCN数の計算。陰&陽イオン交換樹脂の説明問題。
3⃣Ⅰベンゼン環を持つ物質色々。
Ⅱ安息香酸メチルの反応率ほぼ一定の理由。
Ⅲ石けんと合成洗剤のけん化価、ヨウ素価の問題。表面張力の理由。硬水での理由。
4⃣銅の電解精錬と硝酸銀溶液の直列電気分解について。
溶液のpH、沈殿物質と色、質量計算。
医学部歯学部も全学部同一問題。
ごちゃ混ぜ小問は基本的事項が多く得点しやすいが、理論の説明問題が多く、まとめるのに時間がかかるだろう。計算問題は解き方を説明して解かせる形式のため、ここでも時間がロスし、きちんと理解していないと難しい。計算説明は金沢大に似てきた感じがする。計算は有効数字桁数を事前に2桁、3桁と伝え、大学側も過去年度より親切かつ見直しして作成していると感じた(今後もそうとは限らないが)。そのためなのか問題文の訂正が数カ所あり、あらかじめ受験生に伝えられた。その部分は修正した。
ノートテキスト
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フルクトースはケトースであるが、フェーリングと混合加熱するとすぐに 反応して褐色沈殿を生じる。 また、以下の実験結果1.2が知られている。 実験結果 フルクトースがフェーリング液と反応して赤褐色沈殿を生じる速さ では、アルドースであるグルコースとほぼ変わらない。 化合物 2 以下の化合物C, D. Eそれぞれをフェーリング液と反応させる とんど生じない。 と、 C. Dからは赤褐色沈殿が生じるが、Eからは赤褐色沈殿はほ CH₂ 素原子数の 基が結合した分子 グルコースなどの 同じCHO の分子式 ノシトールは、シクロヘキサ が付いた分子であり、単ではな ケトン構造(カル もつアルドースと、 れいずれも塩基性水溶液中で加熱すると を に不安定で酸化されや スが生成する thank you for visiting! H- YUOH CHIOH に関して。 の中で像の 7. 「性体の総数を数え また、一 では区別しないもの。 -33- ケ 中間体 A. Bは化学的に不安定で酸化されやすいという事実及び実験 1と2から フェーリングと反応して赤褐色沈殿を生じるために重要 と考えられる単糖の化学構部分構造のみでよい)を記せ。また実験結果 2で化合物CDからは赤色沈殿が生じるが、 化合物Eからは赤色 沈殿がほとんど生じない理由を50字程度で説明せよ。 なお、C.H120分 の 分子式で表される単は、水溶液中で分子と分子の平衡合物 として存在していることが知られているが、 本間ではどの車も直訳分 子として存在する比率は同じであるとする。 HO マンノース(アルドー 加熱による別の単糖の生成 すると、上記の中間体Aを 不安定で酸化されやすいが などが徐々に生成する コ下線部に関して、プシコースの構造式を、 以下の1-5に示した 影にならって記せ。ただし、プシコースのカルボニル基の炭素原子の位 番号はフルクトースと同じである。 グルコース 体A] マンノー 体B] H プシュー 他の 条件下での加熱による (6) H uco H HC-OH H- -OH @c_CHIOH HOC-H HO--- -H H OH H HO OH H OH 図中①~⑥は、グルコース中の素原子の位置番号を表している。 (i) 3次元構造が認識できるように、手前にある結合を太線で表した構造式 手前側に向かう結合をで表した構造式 H-C-OH H-OH H-C-OH HI-OH SCHz OH HH OH 32- 直鎖状分子として、 (8)の構造式に した図投影図 1-5 グルコースの構造を表す方法 またね〜
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化学 注意 すべての気体は理想気体としてふるまうものとする。また, 必要があれば, 原子量と定数は次の値を使うこと。 H=1.0, C = 12.0, N = 14.0, 0 = 16.0. K = 39.0, Cu = 63.5, Ag = 108, I = 127 ファラデー定数 F = 9.65 × 10+C/mol -14- ◇M5 (833-82)
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1 I 以下の問1~ 問5に答えよ。 問1 周期表の非金属元素または金属元素に関する記述について, 正しいもの をすべて選び、記号で書け。 ア 非金属元素はすべて周期表の右上に位置している。 イ 非金属元素はすべて典型元素に含まれる。 ウ 非金属元素の単体は常温・常圧で固体または気体のいずれかである。 エ 金属元素である第4周期の遷移元素の原子は,最も外側の電子殻に1 個または2個の電子を持つ。 オ 金属元素の単体はすべて常温・常圧で固体である。 問2 一酸化炭素は, 実験室ではギ酸に濃硫酸を加えて加熱すると得られる。 以下の(1)および(2)に答えよ。 (1)この反応を化学反応式で書け。 ただし, ギ酸は示性式で示すこと。 (2)この反応を進行させるための濃硫酸の性質について, 最も適切なもの を以下の(ア)~(エ)から一つ選び, 記号で書け。 (ア) 不揮発性 (イ) 吸湿性 (ウ) 脱水作用 (エ)酸化作用 問3 二酸化炭素は, 20℃, 1.013 × 105 Paで水1.00Lに 3.90 × 10-2 mol 溶ける。 二酸化炭素が, 20℃, 4.052 × 105 Paで水500mLに接して溶解 平衡に達しているとき, 水に溶けている二酸化炭素の量を標準状態 (0℃, 1.013 × 10 『Pa) の理想気体の体積としてL単位で求めよ。 ただ し 有効数字を3桁とする。 計算の過程も示せ。 -15- ◆M5 (83383)
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問4 鉛 (II)イオンを含む水溶液に亜鉛板を入れると金属樹ができる。 この反 応が起こる理由を, 少なくとも 「イオン化傾向」, 「酸化」, 「還元」の語を用 いて説明せよ。 問5 PbCrO4 は水に溶けにくい塩であり,その固体を水に入れてかき混ぜる と,わずかに溶けて溶液が飽和溶液となり, 下記の反応が溶解平衡に達す る。 PbCrO4 (固) Pb2+ + CrO- 一方,この飽和溶液にHNO を加えて中性から酸性にするとPbCrO4 が溶解する方向に平衡が移動する。 以下の(1)および(2)に答えよ。 (1)下線部について,平衡が移動する原因となる CrO4 とH+との反応 をイオン反応式で書け。 (2) 下線部の変化が起こる理由を, 少なくとも 「溶解平衡」,「溶解度積」, 「[Pb2+]」,「[CrO4-] 」 の語を用いて説明せよ。 なお, [Pb2 + ], [CrO-]は,それぞれ, Pb2+, CrO4のモル濃度である。 -16- ◇M5 (833-84)
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I paint. I 1916-18 I 問13×…左上にあり A イ 131 コメ 14. 遷移がall鍋だから Bray The H 10 い 遷移元素の特徴 オメ ル Hg 12 stk t よってイエ 汐脱水作用さ 321-304 →CO +H20 (25 新潟大) 問2 (1) HCOOH 20℃のときの計算(ヘンリーの法則より) 女 (2) (ウ) 問3 奴 4,052 × 1057 0.500L ×3.90xyomol *2 7.013-x1125Pa 1,0021 圧力倍付債倍×mol =7.80×10-2 mul これを標準状態にすると 22.44/10)×7.80×10-2 mul =17472=17472=1.75L」
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□工続き 問4 ★ Zu bu ← 鉛樹 Pb イオン化傾向は亜鉛が鉛より大きく、 亜鉛板上で亜鉛が酸化され亜イオンに 鈴()イオンは還元されるから 2- 問 ** (1) 2CrO²+2H+G20%+H2O 4 → (2)溶液中の[Croz]が小さくなり、 [Pb2+]と[cro-]の積の値が溶解度積 の値より小さくなる。そのため、pbcrapbfcrooz (⑦) の右向きの反応が起こりやすくなり、再び 溶解平衡の状態になるから 2
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Ⅱ 次の文章を読んで, 問6~ 問8に答えよ。 下図に示されている6つの金属イオンを含む水溶液に対して以下の操作1~ 5を行い, 金属イオンを完全に分離した。 Ag+, A13+, Cu2+, Fe3+, Pb2+, Zn 2+ 操作1 |沈殿 1 ろ液 1 操作 2 操作 4 沈殿 2 ろ液 2 沈殿 4 ろ液4 操作3 操作 5 沈殿 3 ろ液 3 |沈殿 5 ろ液 5 操作1 6つの金属イオンを含む水溶液にアンモニア水を過剰に加えた。 操作2 沈殿1に塩酸を過剰に加えた。 操作3 液2に水酸化ナトリウム水溶液を過剰に加えた。 操作 4 ろ液1に塩酸を加えて酸性にした。 操作 5 ろ液4に硫化水素ガスを通じた。 -17- ◇M5 (833-85)
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問6 ろ液1に含まれる錯イオンをすべて化学式で書け。 問7 沈殿2と沈殿5の化学式およびろ液5に含まれる金属イオンを化学式で 書け。 問8 液2に含まれる金属イオンが操作3で分離できる理由を説明せよ。 - 18 ◇M5 (833-86)
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Ⅱ (系統分離) NH3でデイポンになる全員 (Pb) (Ay (NH3)] + [Cu (Nitz)]" [Z₁ (NH 3)4] * ☆ P17 - Al(O(7) 3 EUR 1 Fe(OH); Pb(OH)2 kic . 12f 3532 1 時 chat. Zn Aš · cù 7yll 沈4 沈 pich 白 (A) 問8 IGHCe 34 Ca2+ 2+ zn 705 35 Z424 Pols 3 The 2 Alfortitz Fe (M), cus ← Naom (017)3 99 沈33液ろ (ALGHE) 7260103 Fe(OH)3 2+ 3液2には、水酸化アルミニウムと水酸化鉄(Ⅲ)が 含まれるが、活性水酸化物の水酸化アルミニウム は過剰の水酸化ナトリウム水溶液でAlfors [AD[OH]となり溶けるから、 3
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2 次の文章を読んで、 問1~ 問6に答えよ。 天然高分子に含まれるタンパク質や核酸は,生命活動において重要な役割を 担っている。 タンパク質を構成するα-アミノ酸は, カルボキシ基とアミノ基を (a)] 有しており,多くのα-アミノ酸には鏡像異性体が存在する。 タンパク質は,高 (b) 次構造により特有の立体構造を形成しており,その立体構造がタンパク質の機能 に重要な役割を果たしている。 生体内で触媒としてはたらくタンパク質を酵素と よび,酵素は生体内の化学反応を速やかに進行させる。 (c) 生物の細胞には核酸と呼ばれる高分子化合物が存在する。 DNA (デオキシリボ (d) 核酸)は,遺伝子の本体として機能しており、2本のポリヌクレオチドからなる 安定な二重らせん構造をしている。 合成高分子化合物であるポリアクリロニトリルを主成分とする合成繊維をアク リル繊維というが,アクリロニトリルだけでなく塩化ビニルやアクリル酸メチル などと混合して重合させると, 難燃性の繊維や染色されやすい繊維が得られる。 (e) 合成高分子のうち, 溶液中のイオンを別のイオンと交換する働きを持つ合成樹 脂をイオン交換樹脂という。 イオン交換樹脂は, さまざまなイオンを含む水溶液 (f) - からの脱イオン水製造や, アミノ酸・タンパク質の精製などにも利用される。 問1 下線部(a)について, 天然のタンパク質を加水分解して得られるアミノ酸 の中で鏡像異性体が存在しないアミノ酸の名称を書け。 また, 結晶中や水 溶液中において, アミノ酸のように一つの分子の中に正と負の電荷をも ち, 全体として電荷が0であるイオンの一般的な名称を書け。 -19- ◇M5 (833-87)
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問2 下線部(b) について,次の(1)および(2)に答えよ。 (1) 赤血球に含まれるヘモグロビンは,複数のポリペプチドが集まって高 次構造を形成して機能する。 このように, 折りたたまれたポリペプチド が複数集まって形成されるタンパク質の高次構造の名称を書け。 また, ヘモグロビンのように水に溶けやすくコロイド溶液になるタンパク質 は,その形状から何タンパク質に分類されるか。 最も適切な名称を書 け。 (2) タンパク質を構成するアミノ酸の側鎖間に形成されるジスルフィド結 合は,タンパク質の高次構造を安定化している。 ジスルフィド結合を形 成するアミノ酸の名称を書け。 問3 下線部(C)について,胃液に含まれるペプシンは,タンパク質を加水分解 する酵素であり,pHの変化により酵素の活性が変化する。 ペプシンがタ ンパク質を加水分解する反応速度と反応溶液のpHの関係を表すグラフと して最も適切なものを下図の(ア)~(カ)から一つ選び, 記号で書け。 T (イ) (ウ) 1 3 5 7 9 pH 1 3 5 7 9 pH 1 3 5 7 9 pH (オ) (カ) 1 3 5 7 9 pH 1 3 5 7 9 pH 1 3 5 7 9 - 20 pH ◇M5 (833-88)
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問4 下線部(d)について,次の (1) および(2)に答えよ。 (1) ある DNA の各塩基の物質量の割合を調べたところ, アデニンの割合 が28%であった。 この DNA に含まれるグアニンの割合を書け。 (2) ポリヌクレオチドは, 隣接するヌクレオチド間のリン酸と糖が脱水縮 合して形成される。 この時, 隣接するヌクレオチド間においてリン酸と 糖の間で形成される結合の名称を書け。 問5 下線部(e)について, 次の(1)~(3)に答えよ。 (1) 塩化ビニルの構造式を書け。 (2)2種類以上の単量体を混合してできる重合体の名称を書け。 (3) アクリロニトリルとアクリル酸メチル CH2 CH COOCH が 2: 1 の物質量の比で重合して得られた繊維の平均分子量は 9.6 × 10 であっ た。ここで平均分子量は,各分子の分子量の総和を分子の総数で割った 値である。 この繊維は,一分子あたり平均何個のCN を含むか求め よ。ただし,繰り返し構造に含まれない両末端の原子もしくは原子団は 無視できるものとし, 有効数字は2桁とする。 計算の過程も示せ。 -21- ◇M5 (833-89)
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2 問1 グリシン 双性イオン ☆ 四次構造、球状タンパク質 1 (3 (ウ) ペコリンは強酸性 .. 28% 28+X=50 =50% x% x=22% G (2)リン酸エステル結合、 ☑ 問5 (1) iC=C H H; Cice (2) 共重合体 **(3) - (53) アクリルンドル:アル酸 メチル=2:1 CH (けューCH EN 12 Coochts) す n 9/2201 1 (86) 9-1 繰り返し単位M=53×2+86=192g/mol 重今度のは、192n=9.6×104 in=500 組り返し単位中にNは2個あるから。 500×2=1000個=1.0×103個 4
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問6 下線部(f) について,次の(1)および(2)に答えよ。 (1) 塩化ナトリウム水溶液を十分量の陰イオン交換樹脂を詰めたカラムに 流した。 カラムから流出するイオンをイオン式ですべて書け。 ただし, 水の電離は無視できるものとする。 (2) 陽イオン交換樹脂を詰めたカラムに pH が 4.0 の緩衝液に溶かしたグ ルタミン酸,アラニン、リシンの混合溶液を流した。 次に, pHが4.0 の緩衝液を流して十分洗った後, 最後に pH が 7.0の緩衝液をカラムに 流した。 pH が 7.0の緩衝液で溶出されるアミノ酸の名称を書け。ま た,そのアミノ酸が, pH が 4.0 の緩衝液中で樹脂に吸着し,その後, pH 7.0 の緩衝液により溶出される理由を説明せよ。 ただし, グルタ ミン酸、アラニン、リシンの等電点は, それぞれ 3.2, 6.0 9.7であ る。 - 22 ◇M5 (833-90)
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②Ⅱ(続き) PAD **(1) Nat. Of 陰イオンex (2)流出アミノ酸 アラニン 理由、アラニンは等電点6.0なので PH3.2では-NHが-NH3となる陽イン になるため陽イオン交換樹脂に吸着される が、pH7.0では、ほとんどCooのみが電離 し陰イオンになっているため陽イオン交換 樹脂には吸着されず、そのまま流出する から、 5 UT
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3 【注意】 構造式は下の (例) にならって簡略に示せ。 (例) H CH3 CH 2 -CH 2 H I 次の文章を読んで, 問1~ 問6 に答えよ。 ベンゼン CH6 は, 炭素数が同じアルカンに比べて含まれる水素原子の数が 少ないため,炭素原子間の結合に単結合だけでなく不飽和結合も持った構造で あると推測される。 しかし、 実際のベンゼンの構造は, 六つの炭素原子が等し (a) い炭素原子間の距離で環状に結合し, それぞれの炭素に水素原子が一つ結合し た構造をしている。 そのため, ベンゼン環の二つの水素が同じ原子団で置換さ れた芳香族化合物には,原子団の結合位置の関係によって決まる, o-(オル ト), m- (メタ) あるいは (パラ)の三つの異性体のみが存在する。 クロロベンゼンに触媒を用いて塩素の単体を作用させると, 塩素原子を二つ 持つ化合物 A が生成する。 化合物 A は融点 54℃の昇華しやすい固体で,防 虫剤として用いられる。 フェノールの水溶液に臭素水を加えると, 白色の沈殿が直ちに生成する。 こ の沈殿は,ベンゼン環に臭素が複数置換した化合物Bである。 下図に示す ナフタレンを酸化バナジウム (V) を触媒に用いて酸化すると,化合物Cが 得られる。 化合物Cに濃硫酸を加えて過剰のエタノールを反応させると,同 じ原子団が二つベンゼン環に置換した化合物Dが生成する。 化合物 C の構造 -23- ◇M5 (833-91)
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問1 下線(a)について, ベンゼン, エタン,エチレン, アセチレンの炭素原子 間の結合の長さを比較し, 結合の長さが短い順番に左から構造式で書け。 ただし, ベンゼンの構造式はC6H6 でよい。 問2 下線(b)について, 用いられる触媒として最も適切なものを以下の(ア)~(オ) から一つ選び, 記号で書け。 (ア) Pt (エ) Ni (イ) Fe (ウ)HgSO4 (オ)濃H2SO4 問3 化合物A中の二つの塩素原子は, o-, m-あるいはか位のいずれの位置 関係にあるか書け。 問4 化合物 B中の複数の臭素原子について, 臭素原子どうしは, o-, m-あ るいは位のいずれの位置関係にあるか書け。 位置関係の種類が複数あ る場合は,そのすべてを書け。 問5 化合物D中の二つの原子団は, o-, m-あるいはか位のいずれの位置関 係にあるか書け。 問 6 化合物 A~D について, A, B および D は構造式を, C は化合物 名を書け。 -24- ◇M5 (833-92)
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3I 三くこくベンゼンこく 1 の順 D ☆ 問2 (イ) (イ) CH≡CH<CH2=CHz<CoHo(CH3-CH3 Fe ←Fe媒 り - 位 ceは防虫剤 ☆ 問3 問4 BK 01+ Ba Br (A) 050-位 $ ④ te m-位 Br同士の位置より m- OMからならo-P- OH Br 化合物名 ・3r 無水フタル酸 E-0-CH2-CH3 -0-CH2-CH3 6
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Ⅱ 次の文章を読んで, 問7および問8に答えよ。 エステルはカルボン酸とアルコールの縮合反応により得られる。 下図は安息 香酸 2.00g と過剰量のメタノール 8.00mLの混合液に 0.00~1.00mLの硫酸 を加え 90℃の水浴上で加熱し, 一定時間ごとに安息香酸の反応率を測定した 結果である。 ただし, 反応中に蒸発したメタノールは冷却して液化し, 混合液 にもどすものとする。 80 60 60 40 安息香酸の反応率 % (%) 20 20 0. 硫酸量 1.00 mL 20.18mL - 0.00mL 0 5 10 10 15 20 25 30 時間(分) (森下浩史,長崎大学教育学部教科教育学研究報, 8, 73, (1985)) 25- ◇M5 (833-93)
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問7 安息香酸とメタノールからエステルが生成する反応式を書け。 ただし, 有機化合物は構造式で書け。 問8 図において, 硫酸を1.00mL 加えた場合は, 20分以上加熱しても安息 香酸の反応率は高くならない。 その理由を説明せよ。 -26- ◇M5 (833-94)
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図 3I OH C-OH -OH 問7 + CH3-α = ○+ +1720 Ak 8 エステルができる正反応と分解 する道反応が平衡状態になり.. 見かけ上停止した状態になるから ク
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II 次の文章を読んで, 問9~ 問12に答えよ。 油脂は高級脂肪酸とグリセリンのエステルである。 油脂のけん化で得られる (c) 高級脂肪酸の塩はセッケンと呼ばれる。 セッケン水溶液に油滴を加えて振り混 ぜると,セッケン分子は油滴を取りかこみ, 油滴を水中に分散させる。 また, セッケン水溶液の表面張力は水の表面張力に比べて小さくなる。 これらの現象 (d) によりセッケンは汚れを落とす洗剤として用いられている。 しかし,硬水や強 酸性溶液中ではセッケンの洗浄能力は低下する。 これに対し, 合成洗剤である 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムは硬水, 酸性溶液中でも洗剤とし (e) て使用することができる。 問9 下線部(C)について, 三つの高級脂肪酸、パルミチン酸 (分子式 C15 H 31 COOH), オレイン酸 (分子式 C17 H 33 COOH), リノール酸 (分子式 C17 H31 COOH) で構成されている油脂 E に関する (1)および(2)に答えよ。 (1) 油脂E1.00g をけん化するために必要な水酸化カリウムは192mg で あった。 このとき, 油脂Eの平均分子量を求めよ。 有効数字は3桁と する。 導出の過程も示せ。 問10 (2)油脂E100g に過剰量のヨウ素を加えると, 95.8gのヨウ素が油脂 E に付加した。このとき, (1) で求めた分子量も用いて, 油脂E を構成す るパルミチン酸, オレイン酸, リノール酸の物質量の比を1:xy と して求めよ。 有効数字は2桁とする。 導出の過程も示せ。 下線部(d)について, セッケン水溶液の表面張力が小さくなる理由は,水 溶液表面上でのセッケン分子の並び方に関係している。 水溶液表面でセッ ケン分子はどのような並び方になっているのか説明せよ。 -27- ◇M5 (833-95)
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③Ⅲ(1) 油脂ElmolにKoh3molla 問するから KOH ↓ SM=50×3×103より 56×3×103 M = = 875 792 (2) 油脂Enmolににしは3個ある。 ☆☆☆ オレイン酸…1個 リノール酸・・・2個 油脂1molが加水分解したとき/xmolハリルチン になったとすると ymlオレイン酸 8 mol 11/-11702 x+y+z=3mol~1 875+18×3=92+256x+2829+2802_② 7420314 IM=254×(+22) ③ の I AC=C 95.8875 ①~③ よりx=0.3.y=0.6.8=2.1mol パオ:リノ= 0.3:06:2,11:20:7.0 問1 親水性の部分を液体側、正性の部分を空気側 に向けて並んでいる 8
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問11 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムはアルキルベンゼンから二 段階の反応で合成される。 その二つの反応式を書け。 ただし, 有機化合物 はアルキル基をR-と略した構造式で書け。 問12 下線部(e)について, 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの洗浄 能力が硬水中でも低下しない理由を説明せよ。 - 28 ◇M5 (833-96)
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3匹続き 問い + 12. HISOG R 5034 +120 R- SO3H+NaOH→R-SON+120 問12 直鎖ベンゼンスルホン酸と硬水中 ☆☆ のMg2+cafとの塩は、沈殿せず イオン化し、水に可溶なため 9
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4 次の文章を読んで, 問1~ 問7に答えよ。 ただし, 電気分解で起こる反応は, 各電極で通電によって起こる主な化学反応のみとし, 水溶液の体積は電気分解の 前後で変化しないものとする。 電解槽(A)および(B) を直列につないだ下図の電解装置を作製した。電解槽(A)には 0.100 mol/Lの硫酸銅(II) 水溶液100Lを入れ, 電極 (ア)および(イ)にはともに銅 (a) を使用した。 電解槽(B)には 0.100mol/Lの硝酸銀水溶液1.00Lを入れ, 電極(ウ) および(エ)にはともに白金を使用した。 このときの硫酸銅(Ⅱ) 水溶液は酸性で,硝 酸銀水溶液はほぼ中性であった。 (b) この装置の回路に電流を流し電気分解を行ったところ, (1) の電極では 気体が発生し,いくつかの電極では金属が析出した。 析出した金属の質量が最も 大きい電極では4.32gの金属が析出していた。 電気分解後,電解槽(A)および(B)から電極を速やかに取り出し, 電解槽の水溶液 をよく撹拌した。 撹拌後, それぞれの電解槽から200mLずつ水溶液を取り出し (c) た。 取り出した水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えたところ、 どちらの水溶 (d) 液でも沈殿が析出した。 そこで, 沈殿が析出しなくなるまで十分量の水酸化ナト リウム水溶液を添加した。 電源 (正極)(負極) 白金電極囶 白金電極 銅電極 銅電極 電解槽(A) 電解槽(B) 硝酸銀水溶液 硫酸銅(II) 水溶液 - 29- ◇M5 (833-97)
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問1 下線部(a)について, 硫酸銅(II)は以下の①~③のどの塩の種類に分類さ れるか選び, 記号で書け。 また, その理由を説明せよ。 ① 酸性塩 (2) 正塩 (3) 塩基性塩 問2 電気分解で還元反応が起こる電極を,図の電極(ア)~(エ)の中から二つ選 び,記号で書け。 また, それらの電極で起こる還元反応を,電子 e-を含 むイオン反応式でそれぞれ書け。 問3 下線部(b)の空欄 (1) にあてはまる電極を, 図の電極 (ア)~(エ)の中か ら一つ選び, 記号で書け。 また,この電極で起こる反応を,電子 eを含 むイオン反応式で書け。 問4 回路を流れた電気量をC単位で求めよ。 有効数字は3桁とする。 計算 その過程も示せ。 問5 下線部(c)で, 電解槽 (B)から取り出した水溶液のpHを求めよ。 有効数字 は2桁とする。 計算の過程も示せ。 必要があれば, 10g 102=0.30 を用い よ。 問6 下線部(d)について, 電解槽(A)および(B)から取り出した水溶液で沈殿した 化合物の化学式をそれぞれ書け。 また, それらの化合物の色を以下の①~ ③からそれぞれ選び, 記号で書け。 同じ記号を繰り返し選んでもよい。 ① 青白色 褐色 ③3 黒色 問7 下線部(d)について, 電解槽(A)から取り出した水溶液で沈殿した化合物の 質量を g単位で求めよ。 有効数字は3桁とする。 計算の過程も示せ。 - 30- ◇M5 (833-98)
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④ ② CusO4は化学式中に赤応の MやOHが残っていないから 24 問2 (1) Cu2++2e→Cu 問 7 te (I) Ag + + e Ag. → 4H++4€ 1/8 (7) 210~0x+411++4< 2HO 108 I mole = inch 34 Cnr 63,5 g. Agra 100 g 折出するから、4,32g析出は銀、よって 432 108 =0.0400 mol流れた よって9.65×104c/mlX00400=3,86×103C (ウ)では折出Agと同じmolのHが できるから、[A7]=0.04=4×10-2 1 = -logo [4+] = -log 4x 10-2 -2-2log 2 =2-6.6=1.4 10 最初Bはほぼ中性 とある
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問6 (A)から:Cu(OH)2 : Cu(OH/2) 14 続き ナNaOHで沈殿 色 青 ☆ (B)から: Ag20 褐 例7 (A)では(3)の反応+1分の反応で 溶けたCuと折出cuが同molだから 水溶液中のCu(mol)は電気分解の前後で 変わらない。よって、(4)溶液200m)とって 沈殿したCu(OH)2キル特 97.57/molは 0.100mo/2x 01200 1.00Lx9750/1=1.95g ↑ 200 7000 でもよりかも 11
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