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東京大学2018年前期化学第2問
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解説


発展事項は皆無なので,満点狙いで行きたいです。


Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
CaCO3→CaO+CO2

関連する事項として,CO2をCa(OH)2水溶液にさらに吹き込むと,pHが上がってCO32-濃度が下がり,CaCO3はCa(HCO3)2になって溶けます。
また,アルカリ土類のCaCO3は酸化物になりますが,炭酸アルカリであるNa2CO3は分解しないことも必須事項です。

イ 0.48nm
イオン結晶中の陽イオンと陰イオンは接しているので,a=2(r+r)であり,rのみ変化します。差の二倍なので,0.42+(0.114-0.086)×2=0.476≒0.48

ウ MgO
理由:結晶の構造が同じで価数も同じなので,イオン間の距離が近いMgOが最もマーデルング(クーロン)エネルギーが大きくなるから。

クーロン力で考えます。つまり価数が大きくて近いと強いです。高校範囲において,結晶中では完全なイオンではなく中途半端な価数であることは,たまにしか考えないので(融点が塩化ナトリウム>塩化リチウムだったり,理論値とボルンハーバーサイクルによる実測値で格子エネルギーに差ができます),単純に比較していきます。

イによると価数と構造は同じなので,距離のみを考えると陽イオン半径が一番小さいMgOになります。

更に結晶構造が違う場合には,結晶を構成しているすべての粒子間のクーロンエネルギーの総和を考えるので,結晶格子の種類で決まるマーデルング定数も考慮の対象になります。


Al 1mol当たりの体積で考えます。
Al:24.0/2.70=10.0
Al2O3=(27+16×3/2)/3.99≒12.8
よって,12.8/10.0=1.28≒1.3


AlとH2のイオン化傾向の差が大きく,水の存在下では水のHが電子を受け取り,Al3+は還元されないから。


Al2O3・3H2O+2NaOH→2Na[Al(OH)4]
錯イオンの形を覚えます。

キ 下図右2つ
6配位の正八面体構造はすべての配位位置が同じ扱いです。そのうち一個をOHにしたもの(左)では,OHの対頂点とそれ以外に分類できるのでその二通りが考えられます。
todai_2018_chem_a2_1.png

なお,nが増える反応は平衡なので普通の多塩基酸と同じようにH+濃度によって平衡が移動していきます。これは銅のアンミン錯体とかでも同じです。


C+O2-→CO+2e-
C+2O2-→CO2+4e-

ケ 1.76×102 kg
Cを2価と4価のそれぞれのみとしてとらえれば,Alは
72/12×2/3×27=108
108×2=216
となり,実際との差の逆比で割合を出せばいいので,
2価:4価=216-180:180-108=1:2
よって,C72kgの内の2/3がCO2になったので72×2/3×44/12=176kg

酸化物イオンから電子を奪いますが,実質的にはCから奪う形になります。

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テーマ:大学受験 - ジャンル:学校・教育

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