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神戸大学入試解説│2020年度 化学 大問Ⅰ

神戸大学過去問 2020年度 化学 大問Ⅰ

問題文をそのまま掲載すると著作権上問題となる可能性があるため、神戸大学のサイトにある過去問PDFを見てください。そしてまず自分で解いてみてから以下の解説を読んでください。

神戸大学の化学過去問(2020年度)「状態変化とエネルギー」に関する問題です。見慣れないグラフの形ですが、実はおなじみの「氷を加熱していったときの温度変化と状態変化」のグラフの縦軸と横軸を入れ替えただけです。問われている内容は基本的なものですので、合格のためには全問正解したいところです。

問1 難易度:★☆☆☆☆

このグラフは、よく見る「氷を加熱していったときの温度変化と状態変化」のグラフの横軸と縦軸を入れ替えたものですね。

ということは、AB間→固体、BC間→固体と液体、CD間→液体、DE間→液体と気体ということになります。

問2 難易度:★☆☆☆☆

BC間に加えられたエネルギー(EC-EB)Jはnmolの分子結晶の融解に使われています。

よって、融解熱は、\frac{EC-EB}{n}〔J/mol〕

同様に考えて、蒸発熱は、\frac{EE-ED}{n}〔J/mol〕

問3 難易度:★★☆☆☆

問題文に「分子結晶Wgの温度を…」とありますから、固体での温度変化つまりAB間を見ればよいことになります。

グラフより、AB間で nmolの分子結晶を (T₂-T₁)K上昇させるのに(EB-EA)Jのエネルギーを要することになりますから、TK上昇させるためには、\frac{T(EB-EA)}{T₂-T₁}Jのエネルギーを要することが分かります。

分子量がMなので、nmolの質量はM・ngとなります。これを質量Wgで換算すると、

\frac{T(EB-EA)}{T₂-T₁}× \frac{W}{M・n}\frac{W・T・(EB-EA)}{M・n・(T₂-T₁)}

となります。

問4 難易度:★☆☆☆☆

化学の記述問題では定番中の定番ですね。よく問われるので確実に答えられるようにしておきましょう。

【解答】
加えられたエネルギーが状態変化のためだけに使われるため。

問5 難易度:★★☆☆☆

氷は、圧力を大きくすると融点が下がります。これは、アイススケートがすべる理由としてよく知られていますね。

一方、ドライアイスは(二酸化炭素)は圧力を大きくすると融点が上がります。

これは、状態図の融解曲線が右上がりなのか右下がりなのかで異なります。

問6 難易度:★★☆☆☆

0℃の氷36gが0℃の水になるために必要な熱量は、

\frac{36}{18}〔mol〕×6.0〔kJ/mol〕=12〔kJ〕=12000〔J〕

50℃の水100gがもつ熱量と0℃の水100gがもつ熱量の差は、

50〔K〕×100〔g〕×4.2 〔J/(g・K)〕 =21000〔J〕

このうち、12000Jが氷の融解につかわれ、残り9000Jが0℃の水136gの温度上昇に使われたと考えると、上昇する温度は、

9000〔J〕÷4.2〔J/(g・K)〕÷136〔g〕=15.76…=16(K)

よって、物質の温度は16℃になります。

 

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