西宮の家庭教師ダイアログによる過去問解説。今回は西宮市にある兵庫医科大学の過去問です。
もくじ
１ 浸透圧
「浸透圧」に関する問題です。（５）は計算量も多くかなりの難問です。
（１）難易度：★★☆☆☆
［実験１］における水溶液の浸透圧はピストンとおもりによって加えられた圧力に等しくなります。よって、ピストンとおもりの質量の和から圧力を計算します。
（３５０＋３０）÷１０＝３８［ｇ／㎤］
この圧力を単位Ｐａで表せばいいことになります。
水銀柱７６０ｍｍが１気圧１.０×１０⁵Ｐａに相当することから計算します。
水銀の密度は１３.６ｇ／㎤だから、水銀柱７６０ｍｍの圧力を底面積１㎠あたりの質量としてあらわすと、７６×１３.６＝１０３３.６［ｇ／㎠］
これが１気圧１.０×１０⁵Ｐａに相当するから、
１［ｇ／㎤］→ \frac{１.０×１０⁵}{１０３３.６}［Ｐａ］
と換算できるので、３８ｇ／㎤をＰａであらわすと、
３８× \frac{１.０×１０⁵}{１０３３.６} ＝３６７６.４７…≒３.７×１０³［Ｐａ］
（２）難易度：★★☆☆☆
イノシトールと尿素のモル濃度の和をｃ［ｍｏｌ／Ｌ］とおくと、ファントホッフの法則（π＝ｃＲＴ）より、
ｃ ＝ \frac{３.６８×１０³ }{８.３１×１０³×３００} ＝ ０.００１４８…（ｍｏｌ／Ｌ）
よって、この水溶液１００ｍＬに含まれるイノシトールと尿素の物質量の和は、
\frac{１００}{１０００} × ０.００１４８ ＝ ０.０００１４８＝１.５×１０⁻⁴［ｍｏｌ］
（３）難易度：★★☆☆☆
イノシトールＣ₆Ｈ₁₂Ｏ₆＝１８０、尿素ＣＨ₄Ｎ₂Ｏ＝６０だから、イノシトールと尿素の質量をそれぞれｘ㎎、ｙ㎎とおくと、
ｘ＋ｙ＝１１
\frac{ｘ÷１０００}{１８０} ＋ \frac{ｙ÷１０００}{６０} ＝ ０.０００１４８
これを解いて、ｘ＝３.１８、ｙ＝７.８２
よって、含まれているイノシトールは３.２㎎。
（４）難易度：★★☆☆☆
ＸＹ₂の分子量はＭだから、ｗｇのＸＹ₂の物質量は\frac{ｗ}{Ｍ}ｍｏｌ。これが５０ｍｌの水溶液に溶けているから、電離前のＸＹ₂濃度は、
\frac{ｗ}{Ｍ} ÷ \frac{５０}{１０００} ＝ \frac{２０ｗ}{Ｍ}（ｍｏｌ）【ア】
電離度０.４より、それぞれの物質の電離前、変化量、平衡時のモル濃度をまとめると下表のようになる。
| （ｍｏｌ／Ｌ） | ＸＹ₂ | → | Ｘ²⁺ | ＋ | ２Ｙ |
| 電離前 | \frac{２０ｗ}{Ｍ}【ア】 | ０ | ０ | ||
| 変化量 | －\frac{８ｗ}{Ｍ} | ＋\frac{８ｗ}{Ｍ} | ＋\frac{１６ｗ}{Ｍ} | ||
| 平衡時 | \frac{１２ｗ}{Ｍ}【イ】 | \frac{８ｗ}{Ｍ}【ウ】 | \frac{１６ｗ}{Ｍ}【エ】 |
よって、化学種全体の濃度は \frac{１２ｗ}{Ｍ} ＋ \frac{８ｗ}{Ｍ} ＋ \frac{１６ｗ}{Ｍ} ＝ \frac{３６ｗ}{Ｍ}【オ】
この水溶液の示す浸透圧が０.２０ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ水溶液の浸透圧と等しいから、
\frac{３６ｗ}{Ｍ} ＝０.２０×２
よって、Ｍ＝３６ｗ÷０.４＝９０ｗ【カ】
（５）難易度：★★★★☆
液面がとまったときのＮａＣｌ水溶液とＡｇ₂ＣｒＯ₄水溶液のモル濃度をそれぞれａ（ｍｏｌ／Ｌ）、ｂ（ｍｏｌ／Ｌ）とおきます。
液面停止時、ＮａＣｌ水溶液は１００ｍｌから１２０ｍｌとなり、Ａｇ₂ＣｒＯ₄水溶液は１００ｍｌから８０ｍｌとなっているから、Ｎａ⁺、Ｃｌ⁻、Ａｇ⁺、ＣｒＯ₄²⁻のモル濃度をまとめると下表のようになります。
| （ｍｏｌ／Ｌ） | Ｎａ⁺ | Ｃｌ⁻ | Ａｇ⁺ | ＣｒＯ₄²⁻ |
| はじめ | \frac{６ａ}{５} | \frac{６ａ}{５} | \frac{２ｂ}{５} | \frac{４ｂ}{５} |
| 液面停止時 | ａ | ａ | ２ｂ | ｂ |
液面が止まったとき、Ａｇ₂ＣｒＯ₄が沈殿をはじめていますから、
Ｋｓｐ＝［Ａｇ⁺］²［ＣｒＯ₄²⁻］＝（２ｂ）²・ｂ＝４.０×１０⁻¹²（ｍｏｌ³／Ｌ³）
これを解いて、ｂ＝１.０×１０⁻⁴
また、液面が止まったとき４ｃｍの液面差が生じています。これは、ＮａＣｌ水溶液とＡｇ₂ＣｒＯ₄水溶液の浸透圧差によるものと考えられるから、ファントホッフの法則（π＝ｃＲＴ）より、
４× \frac{１.０×１０⁵}{１０３３.６} ＝｛（ａ＋ａ）－（２ｂ＋ｂ）｝×８.３×１０³ × ３００
２ａ－３ｂ＝０.０００１５５４…
ｂ＝１.０×１０⁻⁴より、ａ＝０.０００２２７７…
よって、はじめのＮａＣｌ水溶液の濃度は、 \frac{６ａ}{５} ＝０.０００２７３３…≒２.７×１０⁻⁴（ｍｏｌ／Ｌ）
２ コロイド粒子と界面活性剤
「コロイド粒子と界面活性剤」に関する問題です。どちらも油断して見逃しやすい分野です。やはり教科書をすみずみまで勉強する必要があることを再確認させられますね。設問自体は基本的な知識を問うものです。
（１）難易度：★☆☆☆☆
コロイド粒子の大きさは、１０⁻⁹～１０⁻⁷ｍですので、アが正解です。
分かりやすいように単位を変えると、
（ア）１０⁻⁹～１０⁻⁷ｍ は１～１００ｎｍ
（イ）１０⁻⁵～１０⁻⁴ｍ は０.０１～０.１ｍｍ
（ウ）１０⁻²～１０⁻¹ｍ は１～１０ｃｍ
（ウ）はどう考えても大きすぎますね。（イ）も肉眼でギリギリ見えないくらいのレベルですが、コロイドの定義としてはやはり大きすぎます。
（２）難易度：★★★☆☆
一つ一つ確認してみましょう。
（ア）シリカゲルはケイ酸の固体の中に小さな気泡をもち（多孔質）、そこに水を吸着することで吸湿材として利用されます。つまり、分散媒が固体、分散質が気体。よって「き」です。
（イ）砂糖水は、スクロースの「水溶液」ですので、コロイドではありません。よって「け」です。
（ウ）細かい泡は、液体の中に小さな気体の集まりがありますので、分散媒が液体、分散質が気体。よって「く」です。
（エ）マシュマロは、砂糖、卵白、ゼラチン、水あめを主原料とし、多くの気泡を含んでいます。流動性がないことから、分散媒が固体、分散質が気体。よって「き」です。
（オ）煙の成分のうち、いわゆる「すす」は炭素の集まった粒子です。分散媒が気体、分散質が固体、よって「う」です。
（カ）墨汁は「にかわ」を保護コロイドとし、すす（炭素の粒）が水中に分散しています。分散媒が液体、分散質が固体。よって「い」です。
（キ）サファイアは酸化アルミニウムの結晶中に微量の酸化鉄などが分散されているとみなせます。分散媒も分散質が固体。よって「あ」です。
（ク） 豆乳は水に浸した大豆をすりつぶし、水を加えて煮た後、ろ過した液体です。豆乳において分散しているのは、タンパク質と会合した脂質です。大豆に含まれる脂質は脂肪油、つまり、常温で液体なので分散媒も分散質も液体。よって「お」です。
（ケ）ゼリーは寒天（いわゆる食物繊維）の網の目の中に水分子の集合したコロイド粒子分散していると理解できます。つまり分散媒が固体、分散質が液体。よって「え」です。
（コ）霧は細かい水の粒が空気中に分散したものです。 つまり分散媒が気体、分散質が液体。よって「か」です。
うーん。あまり良い問題ではありませんね。
「泡」と呼ばれるもののすべてがコロイドになっているとはとても言えません。
ものが燃えた時に出る「煙」のうち、白いものについては主成分はほとんど霧と同じ（水の粒）です。
言葉によっては定義があいまいで選択が難しいものもあります。もう少し説明がほしいところです。
（３）難易度：★★☆☆☆
【Ａ】水中で１つの分子でコロイド粒子になるものを分子コロイドといいます。
【Ｂ】【Ｃ】親水基を多く持っているコロイドを親水コロイドといい、これに多量の電解質を加えると沈殿する現象を塩析といいます。
【Ｄ】【Ｅ】【Ｆ】水酸化鉄（Ⅲ）などが水中で分散してできるコロイドを分散コロイドといい、疎水コロイドに分類されます。疎水コロイドに電解質を少量加えると沈殿する現象を凝析といいます。
【Ｇ】界面活性剤は、水の表面張力を小さくします。
【Ｈ】ミセルコロイドのことを会合コロイドともいいます。
（４）難易度：★★☆☆☆
（ⅰ）本文より、界面活性剤分子は濃度が高くなると界面をおおいつくし、その後、さらに濃度が高まるとミセルを形成し始めます。グラフよりＸの濃度が８.０ｍｍｏｌ／Ｌまで高まると、それ以上表面張力が小さくならなくなり、ここでＸが海面を覆いつくしたことが読み取れます。言い換えるとここからミセル形成が始まるということであり、臨界ミセル濃度でもあるといえます。
よって、８.０ｍｍｏｌ／Ｌ。
（ⅱ） 水溶液中に８.０×１０⁻²ｍｏｌ／ＬふくまれるＸのうち、 ８.０ｍｍｏｌ／Ｌ（＝ ８.０×１０⁻³ｍｏｌ／Ｌ ）ぶんが界面をおおうと考えられるので、ミセルを形成するのはその残りです。よって、ミセルの濃度は、
\frac{８.０×１０⁻²－８.０×１０⁻³}{６０}＝１.２×１０⁻³［ｍｏｌ／Ｌ］
（ⅲ）１００ｍＬに含まれるミセルの物質量は、
１.２×１０⁻³ × \frac{１００}{１０００} ＝ １.２×１０⁻⁴ ［ｍｏｌ］
これを個数で表したいので、アボガドロ定数をかけて、
１.２×１０⁻⁴ × ６.０×１０²³＝７.２×１０¹⁹ ［個］
（５）難易度：★★☆☆☆
ただの水に空気を吹き込んでも、球を形成する前に表面張力により割れてしまいます。界面活性剤を加えると、表面張力が小さくなって球を形成することができるようになります。
シャボン玉では、下図のように水の表面を界面活性剤分子がおおうように並ぶことになります。
モデルを描く時のポイントとしては、
・親水部を水膜側、疎水部を空気側に向け、界面に垂直に描く
・内側にも界面は存在するので内側にも並べて描く
ことに気を付ければよいでしょう。
３ 不飽和結合と付加反応
「不飽和結合と付加反応」に関する問題です。標準的な難易度ですね。
（１）難易度：★★★☆☆
（ⅰ） 塩化カルシウムは水を吸収しますが、ソーダ石灰は水と二酸化炭素の両方を吸収します。よって、発生した二酸化炭素の質量のみを求めるためには、前もって水を塩化カルシウムに吸収させておく必要があります。
（ⅱ）Ａの分子式をＣxＨxとおきます。Ａを燃焼させたときの化学反応式は、
ＣxＨx ＋ \frac{５ｘ}{４}Ｏ₂ → ｘＣＯ₂ ＋ \frac{ｘ}{２}Ｈ₂Ｏ
となります。
塩化カルシウムに吸収させた水が３６ｍｇ、物質量は２.０×１０⁻³ｍｏｌなので、係数比より、発生したＣＯ₂は４.０×１０⁻³ｍｏｌです。
その質量は、
４４×（４.０×１０⁻³）＝１７６×１０⁻³［ｇ］ → １７６ｍｇ
（ⅲ）反応前後で気体の体積が変わらないことから、反応前後で気体全体の物質量の和が変化しないということなので、
１＋ \frac{５ｘ}{４} ＝ｘ＋\frac{ｘ}{２} これを解いて、ｘ＝４
よって、Ａの分子式はＣ₄Ｈ₄
（ⅳ）化合物Ｃ₄Ｈ₄の構造式のうち、鎖状化合物はＨＣ≡Ｃ－Ｃ＝ＣＨ₂のみです。
（２）難易度：★★★☆☆
（ⅰ）（ア）ベンゼンの２つの水素原子を臭素原子に置換したジブロモベンゼンにはｏ（オルト）位、ｍ（メタ）位、ｐ（パラ）位の３種類の構造異性体があります。
（イ）ベンゼンの３つの水素原子を臭素原子に置換したトリブロモベンゼンには下図の３種類の構造異性体があります。
（ウ） 化合物Ｂの２つの水素原子を臭素原子に置換した化合物には下図の３種類の構造異性体があります。
（エ）化合物Ｂの３つの水素原子を臭素原子に置換した化合物には下図の３種類の構造異性体があります。
（ⅱ）下図のように、四角形の対角線上にある２つの炭素原子に臭素原子がくっついた構造を考えます。これを鏡に映した構造は元の構造とかさねることができません。
（３）難易度：★★★☆☆
（ⅰ）化合物Ｃの分子式をＣyＨyとおきます。本文に「臭素とＣが物質量比１：１で反応」とありますから、その化学反応式は、
ＣyＨy ＋ Ｂｒ₂ → ＣyＨyＢｒ₂
Ｂｒ₂＝１６０であり、付加したＢｒ₂の質量は、３９６－１５６＝２４０［ｍｇ］だから、その物質量は、
\frac{２４０}{１０００} ÷ １６０ ＝ １.５×１０⁻³［ｍｏｌ］
係数比より、反応した化合物Ｃの物質量も１.５×１０⁻³ ｍｏｌであり、分子量を計算すると、
\frac{１５６}{１０００} ÷ １.５×１０⁻³ ＝ １０４
ＣyＨy＝１２ｙ＋ｙ＝１３ｙ＝１０４ より、ｙ＝８
よって、Ｃの分子式は、Ｃ₈Ｈ₈
（ⅱ）通常、ベンゼン環に対して臭素の付加反応は起こりません。よって、本文の臭素の付加はベンゼン環以外の不飽和結合で起きていることが分かります。
よって、化合物Ｃは下図のような構造であり、これはスチレンです。
これを付加重合させると、高分子化合物であるポリスチレンになります。
（ⅲ）スチレンとブタジエンをまぜて重合させると、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）が得られます。この高分子化合物のブタジエン部分には二重結合が１つ残っているため、水素分子を１つ付加させることができます。
まず、付加した水素分子の物質量は、
\frac{ＰＶ}{ＲＴ} ＝ \frac{１.０×１０⁵×２９８.８}{８.３×１０³×３００} ＝１２［ｍｏｌ］
よって、９６０ｇの化合物Ｅの中には１２ｍｏｌの二重結合が残っており、同物質量のブタジエン部を含むことになります。ブタジエンＣ₄Ｈ₆＝５４だから、９６０ｇの化合物Ｅのうち、５４×１２＝６４８［ｇ］はブタジエン由来であることが分かります。
一方残りの９６０ー６４８＝３１２［ｇ］はスチレン（Ｃ₈Ｈ₈＝１０４）部であり、その物質量は３１２÷１０４＝３［ｍｏｌ］。
よって、Ｅ中のスチレンと１,３-ブタジエンの物質量の比は、３：１２＝１：４
過去問はただやるだけでは何の意味もありません。以下のリンク先の「過去問演習のポイント」をご一読ください。
