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17. 必要ならば、次の数値を用いること。 静岡大学改
原子量: H=1.0, C12,016, Na=23,A1=27, Si=28, 32, K=39, Ba=137
アボガドロ定数 = 6.0×1023/mol
次の文章を読み, 下の問いに答えよ。
元素の周期表において14族に属する炭素は. 原子1個あたり ア個の
価電子をもつ。同じ元素からなる単体で性質が異なるものどうしを互い
同素体というが、炭素には、複数のイが知られている。その一つであ
るダイヤモンドは,図で示すように、 すべての炭素原子が隣接する ア
個の炭素原子と互いに電子をウすることで形成された結晶であり
に
非常に硬く融点が高い。 ダイヤモンドとは互いにイ ]であるグラファイトでは,すべての炭素原子が
隣接するエ個の炭素原子と互いに
ウ結合することで, 正六角形を基本単位とする平面構造を形成している。 この平面構造どうしが
静電気で結びつき, 層状に積み重なることで, グラファイトを形成している。 オによる結びつきは
ウ結合による結びつきよりも弱く, グラファイトは平面構造どうしの層に沿って薄くはがれやす
い。また, ダイヤモンドは電気をほとんど通さないが, (a) グラファイトは金属のように電気をよく通
す。
元素の周期表において炭素の一つ下に位置する同族元素の (b) ケイ素は, ダイヤモンドと同じ構造を
もつウ結合結晶を形成する。ケイ素の結晶は, ダイヤモンドほどではないが,硬く融点が高い。
硬さなどの結晶の性質は,構成粒子の結びつき方によって異なる。 イオン結晶にも硬い物質が多いが.
一般に (c) イオン結晶は外部からの力に対してもろく割れやすい。一方, (d) 金属結晶は展性や延性を示
す。
問1 文章中の空欄 ア
オ に入る最も適切な数字または語を記せ。
間2 下線部(a)について, グラファイトが電気をよく通す理由を簡潔に記せ。電子が自由に動き回れるから。
問3 下線部(b) のケイ素について,次の (1) および (2) に答えよ。
(1) 結合していない単独のケイ素原子が最も安定な電子配置をとるとき. L殻とM殻に入る電子教をそ
れぞれ記せ。
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(2) ケイ素の同位体の一つである Si 原子1個に含まれる中性子数を記せ。 16
問4 下線部(c) について, イオン結晶が外部からの力に対してもろく割れやすい理由を, イオンの間
に働く力にもとづいて簡潔に記せ。 イオン結合は弱いから。
問5 下線部(d) について, 金属結晶が展性や延性を示す理由を簡潔に記せ。
・原子どうしの結び付きが強いから.
問6 ダイヤモンドとケイ素の結晶について. 次の(1)~(4)に答えよ。 なお. 原子は完全な球とし. 最
も近い原子どうしは互いに接しているとする。
X 図の単位格子の頂点と面に配置されている原子は,それぞれ一部だけが単位格子の内側にあり,こ
れら以外の原子は単位格子の内部に完全に含まれている。 単位格子の内側に含まれる原子の数はい
くつ分に相当するか整数で答えよ。
単位格子の体積に占める原子の体積の割合を充填率という。図の単位格子における充填率[%]
を求め有効数字2桁で答えよ。 ただし, 円周率は3.14, V3は1.73 として計算せよ。
