420
339
210
33
1234
260
5ga
20°
2022年
入試問題
入試問題
化学問題 I
解答時間: 2科目180分
配 点200点
次の文章(a),(b)を読み, 問1~ 問6に答えよ。 解答はそれぞれ所定の解答欄に記入
せよ。問題文中のLはリットルを表す。 原子量は, H=1.0, 0=16,Ca = 40,
Cr = 52, Sr = 88, Ba = 137 とする。 [X] は,物質 X のモル濃度を示し,単位は
mol/Lである。
cenc
(a) 周期表の2族に属する元素は,すべて金属元素である。 2族元素の原子は価電子
を2個もち, 価電子を放出して二価の陽イオンになりやすい。これらの単体は,同
じ周期の1族に属する元素の単体に比べて, 融点が ア{高く低く}密度が
イ大きい 小さい }
族元素のうち, カルシウム,ストロンチウム, バリウム, ラジウムは特に性質
よく似ており, ウ と呼ばれる。 ウ は、イオン化傾向が大きく,
その単体は,常温で水と反応して,気体の T を発生し, 水酸化物になる。
表1は, 水酸化カルシウム, 水酸化ストロンチウム, 水酸化バリウムの,各温度
での水への溶解度を示している。これら3つの水酸化物を温水にいれ、冷却したと
きに何が起こるかを見てみよう。 なお、この実験において, 空気中の二酸化炭素の
水溶液への溶解や, 水溶液からの水分の蒸発は無視できるものとする。
表 1 各温度における各水酸化物の溶解度(g/100g水)
100980
100gの温水が80℃に保たれた3つのビーカー(i), (ii), ()を用意し,5.0gの水
酸化カルシウムをピーカー(i)に, 5.0gの水酸化ストロンチウムをピーカー(五)に,
5.0gの水酸化バリウムをピーカー)に添加し,温度を保ちつつよく混ぜた。これ
ら3つの試料を20℃まで冷却,静置した後,ピーカーの底の沈殿をとりだし,室
温で十分に乾燥させた。これらの試料(以下, 沈殿乾燥試料と呼ぶ)について、質量
を測定したところ, ビーカー (i)では
g, ビーカー(ii)では カ
ピーカー)では2.3gであった。これら3つの値のうち2つは、表1にしたがっ
沈殿乾燥試料が水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムで
オ
あるとして計算した時の質量と異なっていた。
g,
この原因は3つの水酸化物のうち、2つは以下の式(1)のように, 沈殿がn水
和物となるためである。 Mはカルシウム, ストロンチウム, バリウムのいずれか
である。また,nはMに対応した個別の値をとり,正の整数である。
M2+ + 2OH+nH2O→M(OH) 2nH2O↓
M(OH) 2
MO+
H2O
(1)
このような水和物の"の値を求めるため, 対象試料の温度を一定の速度で上昇
させ,質量変化を測定する方法がある。 水酸化物の水和物は, ある温度になる
と水和水が一段階で全て脱水し, さらに温度が上昇すると, それぞれの水酸化物の
無水物は一段階で全量が酸化物と水に分解するものとする。 各反応は1200℃以下
で生じ, 生じた水は蒸発するため,この分が質量減少として測定でき, その結果か
ら”の値を求めることができる。
3つの沈殿乾燥試料について、温度を一定の速度で上昇させながら質量(初期質
量に対する百分率) を測定すると, 次のページの図1に示すような結果が得られ
た。温度上昇に伴って, ある温度になると質量減少が生じている。
温度 (℃)
Ca (OH)2
Sr(OH)2
Ba(OH)2
Ca(OH)2
20
0.16
0.82
3.8
4034
クチ
112
80
0.091
9.4
100
Cao
56
-56
40116
74
0.74
5-0.16
459
09.10
4180
14131
190
9
-2-
4,84
Gr(04)2
122
88
34
164
So
88+16
722
=787
1
104
6633
2 + 5-0.8224.18
>
418
100
4.18×
45.9
45.9
-3-
