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解答はすべて別紙の解答用紙に記入しなさい
〔I〕 以下の文を読み、間に答えよ.なお,原子量はH1.0, 12.0 16.0, Na 23.0 C135.5
とし, 気体定数はR = 8.31 × 103 Pa・L/(K・mol) とする.
水は生命活動に欠かせないきわめて重要な物質である. 水分子は2つの水素原子が1つの酸素原子
と
安定に存在する水素の
結合により結びついた折れ線形の構造をとり極性を持つ、
は'H2Hの2種類であり、それぞれH, Dとも表記する. 一方, 酸素の安定なイ
は160 170 180 の3種類である. これらの安定なイを考慮すると, 水分子は理論上,
ウ 種類存在することになる. D2O は H2Oと比べて, 融点が高い, 密度が大きい
電離度
が小さいなど多くの性質が異なる。
(b)
水は常温常圧で液体として存在する. 水分子は互いにエ 結合しており、 そのため水は分
子量から予想される沸点よりはるかに高い沸点を示す. このエ結合は沸点の他にも、水が示
す様々な特異的性質の原因となっている.例えば,固体状態の水である氷では1個の水分子のまわり
にオ 個の水分子がエ 結合によって引きつけられ、すき間の多い正四面体構造をとるよ
うに配列する。そのため、他のほとんどの物質と違って、 水は固体の方が液体より密度がカ
"Nacl
Hel
CH5OH
(c) -
水は塩化ナトリウムや塩化水素などのおよびエタノールやグルコースなどの親水基を
持った非キ をよく溶かす. また, エタノールや酢酸などの液体とは任意の割合で混ざり合
う. 希薄な水溶液の性質には、溶質の種類に関係なく溶質の濃度のみで決まるものがある. このよう
な性質を東一的性質という。東一的性質を持つ現象の例として(d) 蒸気圧降下,凝固点降下,浸透圧
などがよく知られている.
水は資源としても非常に重要である. 地球上にはおよそ14億km の水があるといわれているが
その大部分は海水であり, 淡水は 2.5%程度しか存在しない. それに加えて,地球温暖化などによる
気候変動や人口増加の影響により、水不足に直面する地域が増えている. 砂漠地帯や雨水が溜まりに
くい島国ではとくにその問題は深刻で、 海水淡水化が盛んに行われている. 海水の淡水化技術には
蒸発法や 逆浸透法があり、 飲料水に適した安全な水を得ることができる。
(c.
問1. 空欄 キに適切な語句または数字を記せ。 ただし、 カ には 「大きい」
または 「小さい」 のいずれかを入れよ.
問2. 下線部 (a) について,次の①~⑤から極性分子をすべて選び, 番号で答えよ.
① 一酸化窒素 NO ② 塩素 Cl2 ③ 二酸化炭素 CO2 ① アンモニア NH3
⑤ メタン CH
cl-d.
07170
問3. 下線部(b) について, 25℃における D2Oの電離度はH2Oの電離度の何倍か. 有効数字2桁
で求めよ。ただし、この温度でのH2Oのイオン積を1.0×10mol/L2 密度を1.0g/cm²
D20のイオン積を 1.6 x 10-15 mol/L2 密度を1.1g/cm とする.また, H2O D20 のモル
質量をそれぞれ18.0g/mol. 20.0g/mol とする.
4.
4. 下線部(c)について,水H2Oとエタノール C2H5OH の混合溶液を考える. 以下の問に答えよ.
(1) 純粋な水の蒸気圧をp. 純粋なエタノールの蒸気圧をP. 混合溶液中の水およびエタ
ノールのモル分率をそれぞれXw, xg とする.ここで, 水の物質量をnw エタノール
の物質量をng とすると, xw=-
nw
NE
xB=
である. 水どうし、エタノー
nw+ne
nw+ ne
ルどうし, 水とエタノールの間に働く分子間力がすべて同じであると仮定した場合(こ
れを理想溶液という) ラウールの法則によると混合溶液中の水およびエタノールの蒸
気圧 Pw, DE はそれぞれのモル分率に比例し, Dw=xwDN, DE=XEDE と表される.い
ま,ある温度で pw = 3.2 × 10 Pa.pe = 7.9 x 103 Pa とするとき 理想的な混合溶
液の蒸気圧(p = Dw+PE) XE の関係を表すグラフとして最も適切なものを次の
①~⑥から選び、番号で答えよ.
-化(A)2-
-化(A)3