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大阪大学2013年化学第1問
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問6以外は点がとりやすい問題だと思います。一応、問4の結合エネルギーは苦手の受験生も多いところではあります。

問1
ア:4
遷移金属以外は○○族の一桁目が最外殻電子の数です。

イ:L ウ:M
原子殻はKから始まるアルファベットで表されます。また、それぞれに入る電子数は2,8,18・・・と2n2なる数列です。CとSiの原子番号が6と14なので、順に埋めていってもイウアはわかります。

エ:2 オ:6
12族のZnは遷移金属ではありません。また、Sも当然遷移金属ではないので、一桁目がそのままです。それぞれの元素を含むイオンや物質の酸化数を思い出してみても答えは出るはずです。

カ:両性 キ:酸性
酸にも塩基にも溶ける酸化物を両性酸化物、塩基に溶けず酸に溶ける(もしくは水にとけて塩基になる)酸化物を塩基性酸化物といいます。酸性酸化物は塩基性酸化物の酸塩基が逆の感じです。
酸化物に限らず、両性元素などでも同じ意味です。

ク:水ガラス
濃ケイ酸ナトリウム水溶液をこう呼びます。

問2
反応式:2ZnS+3O2→2ZnO+2SO2
Sの酸化物が一般的にSO2になることを知っていればただの数合わせです。

反応熱:439kJ
反応熱なので、反応する物質を1molとして反応式を書きます。
ZnS(s)+3/2O2(g)=ZnO(s)+SO2(g)+Q
与えられている表が生成熱だけなので、最終的にはすべてが単体にできることがわかります。
よって単体以外のZnS、ZnO、SO2を単体にするために、熱化学方程式を立ててやります。
ZnO(s)=Zn(s)+1/2O2(g)-348kJ
ZnS(s)=Zn(s)+S(s)-206kJ
SO2(g)=s(s)+O2(g)-297kJ
これを代入するときれいに単体が消えて、
Q=348+297-206=439kJとなります。

問3 HCl:ZnO+2HCl→ZnCl2+H2O NaOH:ZnO+2NaOH+H2O→Na2[Zn(OH)4]
基本的にZnOの邪魔なOをどう処理するかです。水素と結合させてやります。
酸との反応はそのまま水にするとして、2HClはすぐわかります。
塩基との反応は適当な水素イオンが塩基中にはほとんどないため、水から水素を得るしかありません。このとき、水素2つ結合させて水を生成すると、水から水を作るわけわからない式になるので、水酸化物イオンまでになります。あとは出来た水酸化亜鉛と水酸化ナトリウムの反応です。

つまりは、酸化亜鉛+水⇔水酸化亜鉛の平衡において、NaOHの水酸化物イオンによって右の水酸化亜鉛がテトラヒドロキソ亜鉛酸イオンとして除去されるため、反応が右に進み続けるという感じでしょうか。

問4 465kJ
平均結合エネルギーということは、総結合エネルギーと、結合の本数がわかる必要があります。
まずは総結合エネルギーですが、結合エネルギーなので、全部を原子レベルまでばらばらにしてやる必要があります。表をみてみると、生成熱という書き方になっていますが、C(気体)より下の部分が原子レベルまでばらばらにしている反応です。よってこれを活用してやります。
原子レベルの生成熱を使う(代入)ためには、代入先がなければいけないので、最終成果物であるSiO2を含む式を一本立てる必要があります。
SiO2(s)+911kJ=Si(s)+O2(g)
出てくる元素SiとOまでばらばらにしたいので、それらの生成熱の式を持ってきます。
Si(s)=Si(g)-451kJ
O2(g)=2O(g)-498kJ
これらを代入すると
SiO2(s)=Si(g)+2O(g)-1860kJ
が得られます。

あとは結合の本数を求めれば終わりです。下図のようにダイヤモンド構造なので、1つのSiあたり4個のOと結合しています。一方、Oは1つのOあたり2つのSiと結合しているので、結局のところSiO2内で4本の結合がされていることになります。
handai_2013_chem_1a-1.png

よって、1860÷4=465kJ

問5 SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
忘れてしまう場合は、あくまでイメージとしてですが、三酸化硫黄(硫酸)と同じだと考えてよいでしょう。メタケイ酸がSiO2+H2O→H2SiO3で出来て、それが2価の酸なので2molの水酸化ナトリウムと反応するという感じです。

問6
ヒドロキシル基を多数有する多孔質構造であり、水を水素結合で吸着して多孔質内に保持できるため。

シリカゲルは1gあたりの表面積が数百m2とかのレベルで多孔質です。組成式で書かれるとSiO2・nH20とわかりにくいですが、以下のような構造になっており、nH20は水ではなく、ヒドロキシル基(この場合シラノール基といいます)として存在します。なお、図の点線は水素結合です。
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テーマ:大学受験 - ジャンル:学校・教育

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