ひたすら受験問題を解説していくブログ
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東京大学2013年前期化学第2問II
todai_2013_chem_2q_4.png
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サシは考えれば解ける問題ですが、それゆえに苦手な人は点を落としてしまうかもしれません。


d、e:正直なところ、んなのしらねえよ!とキレかけましたが、イオン化傾向が最も大きいということからヘリウムとわかります。そこまでわからなくても希ガスであることはわかり、ヘリウムが核融合でまずできる元素であることからヘリウムとわかります。よってdはヘリウム、eは18
f:知識問題で14です。炭素14の年代測定は有名な話です。大気でほぼ一定ということは、大気から取り込まれた時点の同位体の比率はどの年代でも同じですが、時間経過と共に炭素14が減っていくので年代がわかります。
炭素以外にはカリウム-アルゴン法(カリウム40)、ウラン-鉛法などがあります。


よく出る結晶格子の辺と原子半径の関係の問題です。以下の見慣れた図を描いて処理します。対角線に注目すると格子の辺の√2倍が原子半径4つ分、つまり、原子間距離の2倍なので、0.526×√2÷2をすればOKで0.37083、0.37となります。
todai_2013_chem_2a_3.png

アルゴンとKClはそれぞれファンデルワールス力とクーロン力が構成粒子間に働いているが、ファンデルワールス力の方がかなり弱いため、構成粒子の熱運動が比較的弱い低温でも切れやすいから。

沸点だの融点だのの高さは働く力の強さです。共有結合≧イオン結合、双極子相互作用(δ+とδ-による相互作用。このうちで水素結合が特別強い)、ファンデルワールス力の順に弱くなっていきます。
この順になる理由ですが、共有結合とイオン結合はきっぱり区別できるものではなく、電荷の偏りがちょっと違うだけなので一概には言えません(結合距離は共有結合の方が比較的短い気がします)。イオン結合>双極子相互作用であるのは結合に関与する電荷の量が双極子相互作用の方が少ないからです。イオン結合では1以上の電荷ですが、双極子では1未満の電荷ということです。ファンデルワールス力は一時的な電荷の偏りによるものなので更に弱くなっています。
これらと距離による引力減少の大きさ(クーロンは距離の2乗に反比例、双極子は4乗、ファンデルは7乗に反比例します(よく6乗とかいわれていますがそれはポテンシャルです)。)を考慮すると理解できると思います。


反応式をちゃんと書いてやります。3O2→2O3より、1mol減少すると2molオゾンができることがわかります。よって2.8/(44.8-1.4)≒0.0645となり0.065となります。


炭素14が宇宙線できることは知らないかもしれませんが、なんとなくわかるのではないでしょうか。よって増えます(宇宙線によって生じる中性子と窒素原子の衝突でできます)。
化石燃料はキで触れたとおり炭素14の割合が減ってしまっています。よってそこから出る二酸化炭素は今の大気よりも炭素14の割合が低いので減ります。

シ(1)(3)
決して正確ではないのですが結構使える原子価殻電子対反発理論(VSEPR理論)です。典型元素からなるものは大抵これで大体の形がわかります。形がわかったら各結合の電荷の偏りを電子親和力から出して合計します。
(1)窒素-酸素間の二重結合(ベンゼン環と同様に単純な二重結合ではないです)を2組と、不対電子を1つ持ちます。そのため、ONO角が正三角形よりも反発の弱い不対電子側に開いた構造だと推測できます(実際には134度です)。N-O間ではOに電子が引かれてしまうので極性があり、先ほど述べた構造から打ち消されないで残るので、極性を持ちます。

(2)(1)の不対電子同士で共有結合電子対を形成します。よって二酸化窒素部分の極性を互いに打ち消しあうので極性は0です。

(3)窒素を中心に考えれば、3組の共有電子対、1組の非共有電子対があるので、正四面体構造になると考えられます(正確には非結合電子対は共有電子対よりも広がってしまうので、非共有電子対の方が反発が強く、FNF角はメタンの109.5度より小さい、102.5度になります)。よってF-N間ではFに電子が引かれてしまうので極性があり、先ほど述べた構造から打ち消されないで残るので、極性を持ちます。

(4)アンモニウムイオンのHはどこがプラスか区別はつかないので(Nから非共有電子対をH+に出しているのでNが+のイメージです)、4つの全く同じの共有電子対であり、正四面体構造をとります。よってN-H間の極性は打ち消されます。Nの+は中心にあるため、隔たりがあるわけではありません。

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テーマ:大学受験 - ジャンル:学校・教育

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