高校化学「物質の変化と平衡」反応の速さについての正誤問題

高校化学「物質の変化と平衡」反応の速さについての正誤問題

◆問題

化学反応とその速さに関する次の記述の正誤を判定せよ。

�@反応物の粒子が衝突しても、必ず反応が起こるとは限らない。
�A一般に、は反応物の粒子の衝突回数が多いほど、反応速度は大きい。
�B一般に、一定温度における反応速度は、反応物の濃度には関係しない。
�C化学反応を進行させるには、活性化エネルギーを超えるエネルギーが必要である。
�D活性化エネルギーが大きいほど、反応速度は大きい。
�E化学反応の反応熱は、触媒を加えても変化しない。


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◆解答解説

�@反応物の粒子が衝突しても、必ず反応が起こるとは限らない。
→○
化学反応が起こるためには、一定以上のエネルギーが必要なので、粒子が衝突しても反応は起こらない場合がある

�A一般に、は反応物の粒子の衝突回数が多いほど、反応速度は大きい。
→○
衝突回数が多ければ反応する粒子の数が多くなり、反応速度も速くなる。

�B一般に、一定温度における反応速度は、反応物の濃度には関係しない。
→×
濃度が大きければ、粒子の衝突回数が増えるので、反応速度も速くなる。

�C化学反応を進行させるには、活性化エネルギーを超えるエネルギーが必要である。
→○
反応するには活性化状態になる必要があり、そのための最小のエネルギーが「活性化エネルギー」である。

�D活性化エネルギーが大きいほど、反応速度は大きい。
→×
活性化エネルギーは反応するために必要な最小のエネルギーだから、活性化エネルギーが大きいと反応しにくい。つまり反応が遅くなる。

�E化学反応の反応熱は、触媒を加えても変化しない。
→○
触媒は活性化エネルギーを下げて、反応速度を上げるが、反応の前後での熱の出入りは変わらない。


というわけで、�B，�Dが誤でした。


◆関連項目
反応速度
熱化学方程式・化学平衡まとめ


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高校化学「物質の変化と平衡」表から反応速度を求める問題

高校化学「物質の変化と平衡」表から反応速度を求める問題

◆問題

Ａ＋Ｂ→Ｃで表される反応がある。ＡとＢの濃度を変えて、それぞれの瞬間の反応速度を調べた。その結果を「表」に示す。
[Ａ]＝０．４０ｍｏｌ，[Ｂ]＝０．９０ｍｏｌのときの瞬間の反応速度を求めよ。

「表」
実験：[Ａ][ｍｏｌ／Ｌ]，[Ｂ][ｍｏｌ／Ｌ]，ｖ[ｍｏｌ／(Ｌ・ｓ)]
�@：０．３０，１．２０，３．６×１０^-2
�A：０．３０，０．６０，９．０×１０^-3
�B：０．６０，０．６０，１，８×１０^-2


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◆解答解説

反応速度式とは、反応の速さと反応物の濃度の関係を表す式で、

ｖ＝ｋ[Ａ]^x[Ｂ]^y

このような式が成り立ちます。

表の数値を比較して、ｘ，ｙの値を推定していきましょう。

まず、�@と�Aを比較すると、Ａが同じで、Ｂは１／２になっていますね。
このとき反応速度は３．６×１０^-2→９．０×１０^-3だから、１／４倍です。
１／４＝(１／２)²だから、Ｂの指数ｙは２とわかります。

�Aと�Bを比較すると、Ｂが同じで、Ａは２倍になっています。
このときの反応速度は９．０×１０^-3→１．８×１０^-2だから、２倍です。
ということは、ｘの変化とｖの変化は同じだから、ｘ＝１です。

つまり、反応速度式は、

ｖ＝ｋ[Ａ][Ｂ]²

です。

この関係がわかったので、ｖ，[Ａ]，[Ｂ]を代入して計算すれば、まずｋの値がわかります。
例えば�@の値を代入すると、

３．６×１０^-2＝ｋ×０．３０×１．２０²
ｋ＝３．６×１０^-2／(０．３０×１．２０²)
　＝３．６×１０^-2／(３．６×１０^-1×１．２０)
　＝１．０×１０^-1／１．２０

まだ計算できますが、いったんここでストップしておきます。

求めたいものは、[Ａ]＝０．４０ｍｏｌ／Ｌ，[Ｂ]＝０．９０ｍｏｌ／Ｌのときの反応速度だから、これらとｋの値を代入して計算します。

ｖ＝(１．０×１０^-1／１．２０)×０．４０×０．９０²
　＝(１．０×１０^-1／１．２０)×３．６×１０^-1×０．９０
　＝１．０×１０^-2×３×０．９０
　＝２．７×１０^-2[ｍｏｌ／(Ｌ・ｓ)]

計算の途中経過はもちろん上記の通りである必要はありません。
ここでは、約分して消せることを優先してみました。
こうすると、かけ算や割り算の回数を最小限に済ませることができる場合があります。


◆関連項目
反応速度
Ａ＋Ｂ→Ｃの基本問題、過酸化水素の分解速度
熱化学方程式・化学平衡まとめ


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高校化学(用語)「加水分解」

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★加水分解(hydrolysis)

・物質に水が反応し、分解生成物が得られる反応のこと。
・最も代表的な例は「エステル→カルボン酸＋アルコール」で、この場合エステル結合に水が作用して−ＣＯＯＨと−ＯＨに分解される。


2025年共通テスト化学第４問[25]〜[27]には、加水分解が登場しました。ビニロンの合成経路の一部の、酢酸ビニルからポリビニルアルコールを得る反応が、この加水分解です。


◆関連項目
アセチレン、酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
共重合、縮合重合、開環重合、付加縮合
高分子化合物


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高校化学(用語)「アセタール化」

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★アセタール化(acetalization)

・アルデヒドまたはケトンが酸性条件下でアルコールと反応してアセタールを生成する化学反応のこと。

アルデヒドをアセタール化する場合の反応式：

　　ＲＣＨＯ＋２ＲＯＨ→(Ｈ₊) ＲＣＨ(ＯＲ)₂＋Ｈ₂Ｏ


ポリビニルアルコールがビニロンになる反応は、アセタール化の代表例です。

ポリビニルアルコール


↓アセタール化


ビニロン


◆関連項目
アセチレン、酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
共重合、縮合重合、開環重合、付加縮合
高分子化合物


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高校化学(用語)「ポリビニルアルコール」

高校化学(用語)「ポリビニルアルコール」

★ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)(PVA)

・分子中にヒドロキシ基−ＯＨを多数持つため親水性が非常に強く、温水に可溶という特徴を持つ合成樹脂。化学式は(Ｃ₂Ｈ₄Ｏ)_x
・ポリ酢酸ビニルをけん化して得られる。
・接着剤や界面活性剤などに利用されている。


2025年共通テスト化学第４問[25]〜[27]には、ビニロンの合成経路の一部として、このポリビニルアルコールが出てきました。


◆関連項目
アセチレン、酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル
付加重合、アセタール化、けん化
高分子化合物


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高校化学(用語)「ポリ酢酸ビニル」

高校化学(用語)「ポリ酢酸ビニル」

★ポリ酢酸ビニル(polyvinyl acetate)

・酢酸ビニルを重合して得られる無色透明の熱可塑性樹脂。化学式は(Ｃ₄Ｈ₆Ｏ₂)_n
・ポリビニルアルコールの中間体原料。
・木工用ボンド、スクリーン印刷用の感光性材料、乳化剤等に用いられる。


2025年共通テスト化学第４問[25]〜[27]には、ビニロンの合成経路の一部として、このポリ酢酸ビニルが出てきました。


◆関連項目
アセチレン、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニロン
付加重合、加水分解、アセタール化
エステル
高分子化合物


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高校化学(用語)「酢酸ビニル」

高校化学(用語)「酢酸ビニル」

★酢酸ビニル(vinyl acetate)

・分子式はＣ₄Ｈ₆Ｏ₂、酢酸とビニルアルコールのエステル。
・過酸化物や光の作用で重合してポリ酢酸ビニルとなる。
・工業的製法のうちの一つは、アセチレンと酢酸による合成。


2025年共通テスト化学第４問[25]〜[27]には、ビニロンの合成経路の一部として、この酢酸ビニルが出てきました。


◆関連項目
アセチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
高分子化合物


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高校化学「ビニロンの合成」2025年共通テスト第４問[25]〜[27]より

高校化学「ビニロンの合成」2025年共通テスト第４問[25]〜[27]より

◆問題

アセチレンの利用の一つとして、1939年に桜田一郎らが発明した日本初の合成繊維であるビニロンの合成がある。その合成経路を図１に示す。まずアセチレンに酢酸を付加させることにより、酢酸ビニルを合成する。酢酸ビニルを反応アにより化合物Ｂにした後、反応イによりポリビニルアルコール(ＰＶＡ)とよばれる水溶性高分子を得る。これにホルムアルデヒドＨＣＨＯを反応させると、一部のヒドロキシ基がアセタール化され、ビニロンが得られる。

図１中の反応アと反応イ、および化合物Ｂとして最も適当なものを、後の�@〜⓪のうちからそれぞれ一つずつ選べ。


図１　ビニロンの合成経路



選択肢�@〜⓪


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◆解答解説

ビニロンの合成についての問題です。
ビニロンは酢酸ビニルを原料にして、ポリ酢酸ビニルを経て、ポリビニルアルコールをアセタール化してつくられます。

まず化合物Ｂはポリ酢酸ビニルですね。
ポリ酢酸ビニルは、酢酸ビニルの二重結合が単結合になって、余ったうでで付加重合をしたものです。

だから、化合物Ｂは�H、反応アは�Eとなります。

そして、このポリ酢酸ビニルを加水分解すると−ＯＨＯＣＨ₃の部分が−ＯＨになり、ポリビニルアルコール(ＰＶＡ)が得られます。

よって、反応イは�@です。

あとはもともと書いてありますが、ＰＶＡをアセタール化するとビニロンが得られる。という反応経路です。


◆関連項目
高分子化合物まとめ
脂肪族化合物まとめ、芳香族化合物まとめ

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高校化学(用語)「付加重合」

高校化学(用語)「付加重合」

★付加重合(addition polymerization)

・二重結合あるいは三重結合をもった不飽和化合物が付加して重合体になる反応。
・付加重合による高分子化合物は塩ポリ化ビニル、ポリエチレンなどがある。


2025年化学第４問には、ビニロンの合成経路の一部として、この付加重合が出てきました。


◆関連項目
アセチレン、酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
共重合、縮合重合、開環重合、付加縮合
高分子化合物


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高校化学「アセチレンの反応」2025年共通テスト第４問[24]より

高校化学「アセチレンの反応」2025年共通テスト第４問[24]より

◆問題

アセチレンの関する記述として誤りを含むものはどれか。

�@　アセチレンは、炭化カルシウム(カルシウムカーバイド)に水を加えると発生する。
�A　アセチレンに酸素を十分に供給して完全燃焼させて得られる炎は、金属の切断や溶接に用いられるほど高温である。
�B　アセチレンに水を付加させると、アセトアルデヒドが生成する。
�C　アセチレンにシアン化水素ＨＣＮを付加させると、繊維の原料であるモノマーが得られる。
�D　アセチレンが重合したポリアセチレンは、三重結合と単結合で交互に炭素原子をつないだ高分子である。


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◆解答解説

�@　アセチレンは、炭化カルシウム(カルシウムカーバイド)に水を加えると発生する。
→○
アセチレンに関する代表的な反応ですね。

�A　アセチレンに酸素を十分に供給して完全燃焼させて得られる炎は、金属の切断や溶接に用いられるほど高温である。
→○
アセチレンバーナーも一般に使われていますね。

�B　アセチレンに水を付加させると、アセトアルデヒドが生成する。
→○
Ｃ2Ｈ2＋Ｈ2Ｏ→ＣＨ3ＣＨＯですね！

�C　アセチレンにシアン化水素ＨＣＮを付加させると、繊維の原料であるモノマーが得られる。
→○
Ｃ2Ｈ2＋ＨＣＮ→ＣＨ2＝ＣＨＣＮ(アクリロニトリル)
アクリロニトリルの重合によりポリアクリロニトリルの繊維ができます。

�D　アセチレンが重合したポリアセチレンは、三重結合と単結合で交互に炭素原子をつないだ高分子である。
→×
三重結合は付加反応を起こしやすいので、三重結合と単結合が交互にはならなそうだな〜という判断で、消去法も活用して５番が選べればいいと思います！


◆関連項目
高分子化合物まとめ
脂肪族化合物まとめ、芳香族化合物まとめ

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高校化学「天然のタンパク質・アミノ酸・糖類」2025年共通テスト第４問[23]より

高校化学「天然のタンパク質・アミノ酸・糖類」2025年共通テスト第４問[23]より

◆問題

天然に存在する化合物に関する記述として誤りを含むものはどれか。

�@　タンパク質のポリペプチド鎖は、ペプチド結合どうしの間にできる水素結合により二次構造をつくる。
�A　アミノ酸は、結晶中では双性イオンになっている。
�B　グルコース分子は、水溶液中では２種類の環状構造と１種類の鎖状構造の合計３種類が平衡状態で存在する。
�C　フルクトースはグルコースの立体異性体である。


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◆解答解説

�@　タンパク質のポリペプチド鎖は、ペプチド結合どうしの間にできる水素結合により二次構造をつくる。
→○
一次構造とはタンパク質におけるアミノ酸の配列のことで、１本のポリペプチド鎖の中で水素結合が形成されてできるらせん構造は二次構造の代表例ですね。

�A　アミノ酸は、結晶中では双性イオンになっている。
→○
アミノ酸は分子内にカルボキシ基(−ＣＯＯＨ)とアミノ基(−ＮＨ₂)を持っていて、分子内で塩を形成することがあります。このとき生じる正電荷と負電荷をもつイオンを双性イオン呼びます。

�B　グルコース分子は、水溶液中では２種類の環状構造と１種類の鎖状構造の合計３種類が平衡状態で存在する。
→○
α型、β型、鎖状構造の３種類ですね。

�C　フルクトースはグルコースの立体異性体である。
→×
官能基の結合の順序は同じだが、立体的な配置が異なる異性体が「立体異性体」です。
フルクトースとグルコースは官能基の結合の順序が異なるので、立体異性体ではなく「構造異性体」です。


◆関連項目
高分子化合物まとめ
脂肪族化合物まとめ、芳香族化合物まとめ

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高校化学「芳香族化合物の反応」2025年共通テスト第４問[22]より

高校化学「芳香族化合物の反応」2025年共通テスト第４問[22]より

◆問題

式(1)に示すように、アクリル酸メチル(分子量８６．０)とアニリン(分子量９３．０)の反応から化合物Ａが生成した。



化合物Ａは次の条件�T〜�Vを全て満たす。簡略化したＡの構造式として最も適当なものを、後の�@〜�Eのうちから１つ選べ。

�T　エステル結合をもつ。
�U　不斉炭素原子を持たない。
�V　分子量は１７９．０である。




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◆解答解説

アクリル酸メチルとアニリンが反応してできた物質の構造式を選ぶ問題です。

まずは、問題文にある条件を確認してみましょう！

�T　エステル結合をもつ。
つまり、Ｒ−ＣＯＯ−Ｒの構造をもつことがわかります。

�U　不斉炭素原子を持たない。
不斉炭素原子とは、要するに４つの「うで」に違うものがついている炭素原子のことです。

�V　分子量は１７９．０である。
もとのアクリル酸メチルとアニリンの分子量を合計すると、８６＋９３＝１７９だから、構成している原子は変わらない。と推定できますね。
２つの分子が結合したのに分子量の合計が変わらないということは、二重結合がほどけて、余ったうでに、結合するために放した原子が結びついた。と考えられます。


というわけで、エステル結合を持ち、不斉炭素原子を持たず、炭素間の二重結合がない化合物を選べばよい。と考えて・・・

５番が正解です！


◆関連項目
エステル、不斉炭素原子
脂肪族化合物まとめ、芳香族化合物まとめ

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高校化学「酸素を含む有機化合物の反応」2025年共通テスト第４問より

高校化学「酸素を含む有機化合物の反応」2025年共通テスト第４問より

◆問題

酸素を含む有機化合物の反応に関する記述として誤りを含むものを答えよ。

�@エチレングリコール(１，２−エタンジオール)にナトリウムを加えると、水素が発生する。

�A希薄なフェノールの水溶液に少量の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると、二酸化炭素が発生する。

�Bエタノールの分子間の脱水反応により、ジエチルエーテルが生成する。

�Cアセトンにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応させると、ヨードホルムが生成する。

�D無水酢酸とフェノールを反応させると、酢酸フェニルが生成する。


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◆解答解説

�@エチレングリコール(１，２−エタンジオール)にナトリウムを加えると、水素が発生する。
→○
エチレングリコールは２価アルコールで、「アルコール＋ナトリウム→ナトリウムアルコキシド＋水素」という反応が起こります。
ちなみにエチレングリコールはPETの原材料の１つです。

�A希薄なフェノールの水溶液に少量の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると、二酸化炭素が発生する。
→×
フェノールは炭酸より弱い酸だから、炭酸の塩である炭酸水素ナトリウム水溶液とは反応しません。

�Bエタノールの分子間の脱水反応により、ジエチルエーテルが生成する。
→○
１４０℃に加熱した濃硫酸を加えると、分子間脱水がおこり、Ｃ₂Ｈ₅ＯＣ₂Ｈ₅が生成します。

�Cアセトンにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応させると、ヨードホルムが生成する。
→○
いわゆる「ヨードホルム反応」ですね！

�D無水酢酸とフェノールを反応させると、酢酸フェニルが生成する。
→○
フェノールは無水酢酸と反応して、エステルの一種の酢酸フェニルを生じます。


◆関連項目
脂肪族化合物まとめ、芳香族化合物まとめ

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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。地下水に含まれていたＮａＩのモル濃度

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。地下水に含まれていたＮａＩのモル濃度


◆問題

　日本では、天然ガス田からくみ上げられた地下水に含まれるＮａＩから、さまざまな工業的方法でＩ₂が製造されてきた。大量の地下水からＩ₂を生産するための、かつての方法の一例を以下に示す。

　式(8)のように、ＮａＩの水溶液に硫酸銅(�U)ＣｕＳＯ₄と硫酸鉄(�U)ＦｅＳＯ₄を加えて反応させ、ヨウ化銅(�T)ＣｕＩの沈殿を得る。次に、式(9)のように、ＣｕＩと酸素Ｏ₂を300℃で反応させて、酸化銅(�U)ＣｕＯとＩ₂を得る。

　　２ＮａＩ＋２ＣｕＳＯ₄＋２ＦｅＳＯ₄→２ＣｕＩ＋Ｆｅ₂(ＳＯ₄)₃＋Ｎａ₂ＳＯ₄　　(8)
　　２ＣｕＩ＋Ｏ₂→２ＣｕＯ＋Ｉ₂　　(9)

　式(8)と(9)により、地下水２．５０×１０⁵Ｌから２５．４ｋｇのＩ₂が得られたとき、地下水に含まれていたＮａＩの濃度は何ｍｏｌ／Ｌか、有効数字２桁で求めよ。なお、地下水に含まれていたＮａＩは、式(8)と(9)の反応によって、全てＩ₂になったものとする。


解答解説はこのページ下


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◆解答

まずは得られたＩ₂の物質量を求めます。

Ｉ＝１２７(原子量概数を参照)だから、Ｉ₂＝２５４です。
得られたＩ₂は２５．４ｋｇ＝２５４００ｇだから、２５４００／２５４＝１００ｍｏｌです。

つまり、地下水２．５０×１０⁵Ｌから１００ｍｏｌのＩ₂が得られた。というわけです。

あとは、反応式を利用して、ＮａＩが何ｍｏｌかを考えます。

式(9)より、ＣｕＩ：Ｉ₂＝２：１だから、ＣｕＩは２００ｍｏｌです。

式(8)より、ＮａＩ：ＣｕＩ＝１：１だから、ＮａＩ＝２００ｍｏｌです。

２．５０×１０⁵Ｌの地下水に２００ｍｏｌのＮａＩが含まれていたので、求めるモル濃度は、

２００／２．５０×１０⁵＝８０×１０^-5ｍｏｌ／Ｌ

有効数字２桁だから、

８．０×１０^-4ｍｏｌ／Ｌ


◆関連項目
モル濃度
非金属元素、典型金属元素、遷移元素


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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。ヨウ素の生成に使われる亜硫酸水素ナトリウム

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。ヨウ素の生成に使われる亜硫酸水素ナトリウム


◆問題

　チリでは、鉱石から得たヨウ素酸ナトリウムＮａＩＯ₃からＩ₂を製造している。次の式(7)のように、水溶液中でＮａＩＯ₃と亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ₃を反応させるとＩ₂を得ることができる。

　　２ＮａＩＯ₃＋ａＮａＨＳＯ₃→ｂＮａＨＳＯ₄＋ｃＮａ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ＋Ｉ₂　　(7)

　式(7)に従って２ｍｏｌのＮａＩＯ₃から１ｍｏｌのＩ₂が生成するとき、ＮａＨＳＯ₃は何ｍｏｌ消費されるか。


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◆解答

化学反応式を用いて数量を計算する問題です。

化学反応式の係数の一部がわかっていので、まずはその係数を求めていきましょう！

　　２ＮａＩＯ₃＋ａＮａＨＳＯ₃→ｂＮａＨＳＯ₄＋ｃＮａ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ＋Ｉ₂

単純な化学反応式の場合は、「足りないものを増やす」方針で一つ一つ合わせていけば大丈夫ですが、このように反応の前後の物質の種類が多くなるとそうもいきません。
そんなときは、係数についての方程式をつくりましょう！

反応の前後で原子の個数は変化しないので、それぞれの原子の個数を使って方程式を作ることができます。

Ｎａについて：
２＋ａ＝ｂ＋２ｃ　…�@

Ｏについて：
２×３＋ａ×３＝ｂ×４＋ｃ×４＋１　
６＋３ａ＝４ｂ＋４ｃ＋１　…�A

Ｓについて：
ａ＝ｂ＋ｃ　…�B

あとは普通に連立方程式を解きます。

�Bを�@に代入すると、
２＋ｂ＋ｃ＝ｂ＋２ｃ
　　　−ｃ＝−２
　　　　ｃ＝２

ｃ＝２を�Aに代入すると、
６＋３ａ＝４ｂ＋８＋１
３ａ−４ｂ＝３　…�C

ｃ＝２を�Bに代入すると、
　　ａ＝ｂれ２
ａ−ｂ＝２　…�D

�Cより、３(ａ−ｂ)−ｂ＝３
�Dを代入すると、
３×２−ｂ＝３
　６−ｂ＝３
　　−ｂ＝３−６
　　　ｂ＝３

これを�Bに代入すると
ａ＝２＋３
　＝５

まとめると、ａ＝５，ｂ＝３，ｃ＝２
つまり、化学反応式は、

２ＮａＩＯ₃＋５ＮａＨＳＯ₃→３ＮａＨＳＯ₄＋２Ｎａ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ＋Ｉ₂

ですね。
ＮａＨＳＯ₃の係数は５だから、消費される量は５ｍｏｌです。


◆関連項目
非金属元素、典型金属元素、遷移元素


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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。ＮａＩからＩ2を得る反応について

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。ＮａＩからＩ₂を得る反応について


◆問題

日本とチリは世界有数のヨウ素の生産国である。ヨウ素Ｉ₂の生成・製造について、次の問い(ａ〜ｃ)に答えよ。

ａ　昆布を燃やした灰にはヨウ化ナトリウムＮａＩが含まれている。この灰をビーカーに入れて水を加え、数分間煮沸した後に濾過すると、ＮａＩを含むろ液が得られる。このろ液からＩ₂を得ることができる。
　ＮａＩ水溶液に希硫酸Ｈ₂ＳＯ₄と過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂の水溶液を加えると、次の式(6)のようにＩ₂が生成する。

　　２ＮａＩ＋２Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂→２ＮａＨＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｉ₂　　(6)

　ＮａＩ水溶液からＩ₂を得る反応に関連する記述として誤りを含むものはどれか。

�@式(6)において、Ｈ₂Ｏ₂は酸化剤としてはたらく。
�A式(6)の反応後の混合物にヘキサンを加えると、Ｉ₂はヘキサンに抽出される。
�B式(6)において、Ｈ₂Ｏ₂の代わりに塩化スズ(�U)ＳｎＣｌ₂を用いても、Ｉ₂を生成させることができる。
�CＮａＩ水溶液に塩素Ｃｌ₂を吹き込むと、Ｉ₂を生成させることができる。


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◆解答

�@式(6)において、Ｈ₂Ｏ₂は酸化剤としてはたらく。
→○
Ｉの酸化数が−１→０となっていて、酸化されているので、Ｈ₂Ｏ₂は酸化剤と考えられます。

�A式(6)の反応後の混合物にヘキサンを加えると、Ｉ₂はヘキサンに抽出される。
→○
ヨウ素は水よりも油に溶けやすい性質があるので、有機溶媒であるヘキサンに溶けて抽出されます。

�B式(6)において、Ｈ₂Ｏ₂の代わりに塩化スズ(�U)ＳｎＣｌ₂を用いても、Ｉ₂を生成させることができる。
→×
過酸化水素も塩化スズも還元剤としてはたらくという点では「同じ性質」だから置き換えても大丈夫かも？と思わせようとして作られた選択肢ではないかと思います。

�CＮａＩ水溶液に塩素Ｃｌ₂を吹き込むと、Ｉ₂を生成させることができる。
→○
いわゆる「ブローアウト法」ですね。反応式は以下のようになります。
２ＮａＩ＋Ｃｌ₂→Ｉ₂＋２ＮａＣｌ


というわけで、解答は�Bです！


ヨウ素の基本的な性質についてはこちらをご覧ください。


◆関連項目
非金属元素、典型金属元素、遷移元素


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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。気体の性質に関する問題

高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。気体の性質に関する問題


◆問題

次の式(2)〜(5)は、気体が生成する化学反応式であり、空欄[ア]〜[エ]は、それぞれ生成した気体の化学式を表している。

　　Ｃｕ＋４ＨＮＯ₃(濃硝酸)→Ｃｕ(ＮＯ₃)₂＋Ｈ₂Ｏ＋２[ア]　　(2)
　　３Ｃｕ＋８ＨＮＯ₃(希硝酸)→３Ｃｕ(ＮＯ₃)₂＋４Ｈ₂Ｏ＋[イ]　　(3)
　　ＣａＦ₂＋Ｈ₂ＳＯ₄(濃硝酸)→加熱→ＣａＳＯ₄＋２[ウ]　　(4)
　　３Ｏ₂→無声放電→２[エ]　　(5)

気体[ア]〜[エ]に関する記述として誤りを含むものはどれか。

�@気体[ア]を水に通じると、酸性の水溶液が生じる。
�A気体[イ]は下方置換で捕集する。
�B気体[ウ]の水溶液の保存には、ポリエチレン製の容器を用いる。
�C気体[エ]の検出には、湿ったヨウ化カリウムデンプン紙を利用することができる。


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◆解答

まずはそれぞれの反応でできる気体から何かわからないと始まりません。
物質の組み合わせで暗記している人も多いかと思いますが、化学反応では、反応の前後で原子が増えたり減ったりしないことに注意すれば、残った原子の組み合わせでできる気体を考えることにより、何の気体が生じるかわかるはずです。


　　Ｃｕ＋４ＨＮＯ₃(濃硝酸)→Ｃｕ(ＮＯ₃)₂＋Ｈ₂Ｏ＋２[ア]　　(2)

もともと左辺にあった原子のうち、ＣｕとＨはすでに全て使っています。Ｎはあと２個、Ｏはあと４個残っていますね。
[ア]の係数は２だから、残りの原子を半分ずつ使えばちょうど合います。
つまり、[ア]はＮＯ₂と推定できますね。


　　３Ｃｕ＋８ＨＮＯ₃(希硝酸)→３Ｃｕ(ＮＯ₃)₂＋４Ｈ₂Ｏ＋[イ]　　(3)

これもＣｕとＨはすでに全て使っています。残っているのは、Ｎが２個、Ｏも２個だから、これらを半分ずつにして[イ]はＮＯですね。


　　ＣａＦ₂＋Ｈ₂ＳＯ₄(濃硝酸)→加熱→ＣａＳＯ₄＋２[ウ]　　(4)

左辺にあった原子のうち、ＣａとＳＯ₄がすでに使われています。
残りはＦとＨが２個ずつです。
だから、[ウ]はＨＦですね！


　　３Ｏ₂→無声放電→２[エ]　　(5)

３分子の酸素が、２分子の[エ]になる。
Ｏ₃オゾンですね！


これで気体はわかったので、あとはそれぞれの性質が適切かどうかを判断します。


�@気体[ア]→ＮＯ₂を水に通じると、酸性の水溶液が生じる。
→○
詳しい反応経路はここでは省略しますが、硝酸が生じます。

�A気体[イ]→ＮＯは下方置換で捕集する。
→×
一酸化窒素は水に溶けにくいので、水上置換で捕集します。また、空気中の酸素と反応しＮＯ₂になってしまうので、下方置換には適しません。水に溶けにくいかどうかを覚えていなくても、ＮＯが酸素と反応してＮＯ₂になりやすいことは想像できると思います。ということは、空気に触れる捕集方法は適さないと判断できる。つまり、知識がなくても正解できる問題となっていますね。
ちなみに、�@のＮＯ₂は水に溶けやすいので下方置換で捕集します。

�B気体[ウ]→ＨＦの水溶液の保存には、ポリエチレン製の容器を用いる。
→○
ＨＦの水溶液フッ化水素酸は、ガラスを溶かす性質があるので、普通のガラスの瓶などは使えず、主にポリエチレン製の容器に保存します。

�C気体[エ]→Ｏ₃の検出には、湿ったヨウ化カリウムデンプン紙を利用することができる。
→○
高校化学「無機物質の性質」オゾンの性質等もご覧ください。


というわけで問題の正解は２番です。


◆関連項目
非金属元素、典型金属元素、遷移元素


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高校化学「無機物質の性質」2025年共通テスト第３問より。ケイ酸ナトリウムに関する正誤問題

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◆問題

二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の粉末に、炭酸ナトリウムＮａ₂ＣＯ₃の粉末を混ぜて高温で反応させると、次の式のように、ケイ酸ナトリウム(メタケイ酸ナトリウム)Ｎａ₂ＳｉＯ₃が生成する。

　　ＳｉＯ₂＋Ｎａ₂ＣＯ₃→Ｎａ₂ＳｉＯ₃＋ＣＯ₂

　Ｎａ₂ＳｉＯ₃に水を加えて加熱すると、水ガラスと呼ばれる粘性の大きな液体になる。Ｎａ₂ＳｉＯ₃と水ガラスに関する記述として誤りを含むものはどれか。


�@ＳｉＯ₂の粉末に水酸化ナトリウムＮａＯＨの粉末を混ぜて高温で反応させてもＮａ₂ＳｉＯ₃が生成する。

�AＮａ₂ＳｉＯ₃のケイ素の酸化数は＋４である。

�B水ガラスを乾燥させたものをシリカゲルとよぶ。

�C水ガラスに塩酸を加えるとケイ酸が生成する。


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◆解答

ケイ酸や水ガラスについてはこちらもご覧ください。

�@ＳｉＯ₂の粉末に水酸化ナトリウムＮａＯＨの粉末を混ぜて高温で反応させてもＮａ₂ＳｉＯ₃が生成する。
→○

�AＮａ₂ＳｉＯ₃のケイ素の酸化数は＋４である。
→○
Ｎａが２個で＋２，Ｏが３個で−６ですね。合計でゼロになるには、Ｓｉは＋４となります。

�B水ガラスを乾燥させたものをシリカゲルとよぶ。
→×
単に乾燥させただけではシリカゲルになりません。→�Cの選択肢がその方法の一部です。

�C水ガラスに塩酸を加えるとケイ酸が生成する。
→○
ケイ酸をさらに加熱して脱水するとシリカゲルが得られます。


というわけで問題の正解は３番です。


◆関連項目
ケイ酸、二酸化ケイ素
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高校化学「遷移元素」2025年共通テスト第３問より。遷移元素の化合物の正誤問題

高校化学「遷移元素」2025年共通テスト第３問より。遷移元素の化合物の正誤問題


◆問題

遷移元素の化合物に関する記述として誤りを含むものはどれか。

�@硫酸銅(�U)ＣｕＳＯ₄水溶液に水酸化ナトリウムＮａＯＨ水溶液を加えると沈殿が生じる。

�A鉄(�V)イオンＦｅ³⁺を含む水溶液にヘキサシアニド鉄(�V)酸カリウムＫ₃[Ｆｅ(ＣＮ)₆]水溶液を加えると青白色沈殿が生じる。

�B過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ₄は、塩基性水溶液中で酸化剤としてはたらくと、酸化マンガン(�W)ＭｎＯ₂になる。

�C酸化銀Ａｇ₂Ｏに過剰のアンモニア水を加えると錯イオンが生じる。



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◆解答

�@硫酸銅(�U)ＣｕＳＯ₄水溶液に水酸化ナトリウムＮａＯＨ水溶液を加えると沈殿が生じる。
→○
この沈殿がＣｕ(ＯＨ)₂で、青白色沈殿ですね。

�A鉄(�V)イオンＦｅ³⁺を含む水溶液にヘキサシアニド鉄(�V)酸カリウムＫ₃[Ｆｅ(ＣＮ)₆]水溶液を加えると青白色沈殿が生じる。
→×
Ｆｅ³⁺の場合は、青白色ではなく、褐色です。
鉄イオンに関する反応で青白色になるのは、Ｆｅ²⁺の場合です。
鉄イオンについてはこちらの記事もご覧ください。

�B過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ₄は、塩基性水溶液中で酸化剤としてはたらくと、酸化マンガン(�W)ＭｎＯ₂になる。
→○
ちなみに硫酸酸性ではＭｎ²⁺ですね。

�C酸化銀Ａｇ₂Ｏに過剰のアンモニア水を加えると錯イオンが生じる。
→○
この錯イオンは、ジアンミン銀(�T)イオン[Ａｇ(ＮＨ₃)₂]⁺と考えられます。


というわけで問題の正解は２番です。


◆関連項目
遷移元素、典型金属元素まとめ


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高校化学「高分子化合物」グリシン１分子とアラニン２分子からなるトリペプチド�A

高校化学「高分子化合物」グリシン１分子とアラニン２分子からなるトリペプチド�A

■問題

グリシン１分子とアラニン２分子からなるトリペプチドについて次の問いに答えよ。

(1) 鏡像異性体を考慮しないとき、何種類の化合物が考えられるか？

(2) 鏡像異性体を考慮するとき、何種類の化合物が考えられるか？


この記事では(2)を解説します。


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■解答

(1)で、鏡像異性体を考慮しないときは、Gly−Ala−Ala，Ala−Gly−Ala，Ala−Ala−Glyの３種類の化合物ができることがわかりました。

この(2)では、鏡像異性体を考慮するときについて考えます。

グリシンは不斉炭素原子を持たないので、鏡像異性体は存在しません。

アラニンは不斉炭素原子を持つので、鏡像異性体があります。

鏡像異性体はＬ体とＤ体の２種類があり、アラニン１分子につき２種類の鏡像異性体があるので、アラニン２分子ならば、２²＝４パターンの組み合わせがある。ことになります。

例えば、Gly−Ala−Alaの化合物は、鏡像異性体を考慮すれば、４種類あることになります。

残りの２つも４種類ずつあるので、

４×３＝１２種類

の化合物が存在することになります。


(1) 鏡像異性体を考慮しないときに戻る
ジペプチドの問題に戻る


◆関連項目
グリシン、アラニン
主なアミノ酸
ペプチド・ペプチド結合
高分子化合物


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