化学結合（イオン結合・共有結合・金属結合・分子の極性） ── 問題
基礎
- 次の物質の主な結合はどれですか。 銅 Cu （ア イオン結合 イ 共有結合 ウ 金属結合）
- イオン結晶の性質として正しいものはどれですか。 （ア 固体は電気を通さず、水溶液は通す イ 固体のままで電気をよく通す ウ 融点が低く、昇華しやすい エ やわらかく、展性・延性をよく示す）
- 金属が電気や熱をよく通し、薄く広げたり細く伸ばしたりできる理由として正しいものはどれですか。 （ア イオン結合が強いから イ 分子間力が弱いから ウ 共有結合が網目状に広がっているから エ 自由電子が金属全体を動き回っているから）
標準
- Ca²⁺ と OH⁻ からなるイオン結晶の組成式はどれですか。 （ア Ca₂OH イ CaOH ウ Ca(OH)₂）
- アンモニア NH₃ 分子に含まれる共有電子対の数はいくつですか。
- 次の分子は極性分子・無極性分子のどちらですか。 塩化水素 HCl （ア 極性分子 イ 無極性分子）
- 次の物質の結晶の種類はどれですか。 黒鉛 C （ア 金属結晶 イ 共有結合の結晶 ウ イオン結晶 エ 分子結晶）
- 配位結合の説明として正しいものはどれですか。 （ア 金属原子の間の自由電子による結合 イ 水素原子を仲立ちとした分子間の引力 ウ 一方の原子の非共有電子対を共有してできる結合 エ 陽イオンと陰イオンの静電気力による結合）
- 水の沸点が、分子量の近い他の物質（メタン・硫化水素など）に比べて著しく高い理由はどれですか。 （ア 水は共有結合の結晶だから イ 水分子が無極性だから ウ 水はイオン結合でできているから エ 水分子どうしが水素結合で引き合うから）
- 電気陰性度は H 2.2、C 2.6、N 3.0、O 3.4、F 4.0、Cl 3.2 とする。O–H 結合で、共有電子対はどちらの原子の側にかたよりますか。 （ア O 側（O が δ−） イ O 側（O が δ＋） ウ どちらにもかたよらない エ H 側（H が δ−））
- 物質 A〜C の性質を調べた。 物質｜融点｜固体の電気伝導性｜水への溶け方 A｜801 ℃｜通さない｜溶けて、水溶液は電気を通す B｜1085 ℃｜通す｜溶けない C｜114 ℃｜通さない｜ほとんど溶けない A〜C の結晶の種類の組み合わせとして最も適当なものはどれですか。 （ア A 金属結晶、B イオン結晶、C 分子結晶 イ A イオン結晶、B 分子結晶、C 金属結晶 ウ A イオン結晶、B 金属結晶、C 分子結晶 エ A 分子結晶、B 金属結晶、C イオン結晶）
- こすって帯電させた棒を、ビュレットから細く流した水に近づけると、水の流れが棒のほうへ曲がった。ヘキサンで同じ実験をすると曲がらなかった。この違いの理由として最も適当なものはどれですか。 （ア 水は極性分子で、ヘキサンは無極性分子だから イ 水はイオンからなり、ヘキサンは分子からなるから ウ 水は無極性分子で、ヘキサンは極性分子だから エ 水は電気を通しやすく、ヘキサンは重いから）
- アンモニウムイオン NH₄⁺ の 4 つの N–H 結合について正しいものはどれですか。 （ア でき方は違うが、できたあとは区別できない イ 4 本とも配位結合でできている ウ 4 本ともイオン結合でできている エ 配位結合の 1 本だけが長く、区別できる）
発展
- 二酸化炭素 CO₂ が無極性分子である理由として正しいものはどれですか。 （ア C＝O 結合にもともと極性がないから イ 分子が直線形で、結合の極性が打ち消し合うから ウ C と O の電気陰性度が等しいから エ 分子が折れ線形で、2 つの極性が打ち消し合うから）
- 黒鉛が電気を通す理由として正しいものはどれですか。 （ア 価電子 1 個ずつが平面内を動けるから イ 黒鉛は金属結晶で、自由電子をもつから ウ 黒鉛はイオン結晶で、イオンが動くから エ 黒鉛は分子結晶で、分子が自由に動くから）
- ヨウ素 I₂ は水にはほとんど溶けないが、ヘキサンにはよく溶ける。その理由はどれですか。 （ア ヨウ素は極性分子だから イ ヨウ素はイオン結晶だから ウ ヘキサンは水より密度が小さいから エ どちらも無極性分子で、性質が似ているから）
- ダイヤモンドは融点が非常に高いのに、ドライアイス（二酸化炭素の固体）は常温で昇華しやすい。この違いの理由として最も適当なものはどれですか。 （ア ダイヤモンドは全体が共有結合でつながり、ドライアイスは分子どうしが分子間力で集まるから イ ダイヤモンドは分子間力が非常に強く、ドライアイスは分子の中の共有結合が弱く切れやすいから ウ ダイヤモンドはイオン結合でできていて、ドライアイスは金属結合でできているから エ ダイヤモンドの分子は質量が大きく、ドライアイスの分子は質量が小さいから）
- 電気陰性度を H 2.2、C 2.6、N 3.0、O 3.4、F 4.0、Cl 3.2 とする。次の結合のうち、極性が最も大きいものはどれですか。 （ア H–Cl イ C–H ウ H–F エ N–H）
- 14 族の水素化合物 CH₄、SiH₄、GeH₄、SnH₄ の沸点をグラフにすると、分子量が大きいものほど沸点が高かった。その理由として最も適当なものはどれですか。 （ア 分子量が大きいほど共有結合が切れにくくなるから イ 分子量が大きいほど分子間力が強くなるから ウ 分子量が大きいほど水素結合が強くなるから エ 分子量が大きいほど分子の極性が大きくなるから）
化学結合（イオン結合・共有結合・金属結合・分子の極性） ── 解答
基礎
- ウ 金属結合 金属元素と非金属元素の組み合わせはイオン結合、非金属どうしは共有結合、金属だけなら金属結合。答え：金属結合。
- ア 固体は電気を通さず、水溶液は通す 融点が高い。固体ではイオンが動けないが、水溶液や融解した液体ではイオンが動けるので電気を通す。
- エ 自由電子が金属全体を動き回っているから 金属結合では価電子が特定の原子に固定されず自由電子として動く。
標準
- ウ Ca(OH)₂ 陽イオンと陰イオンの電荷の合計が 0 になる最も簡単な比。価数をたすきがけする（Al³⁺ と O²⁻ → Al₂O₃）。多原子イオンが 2 つ以上なら（ ）でくくる。答え：Ca(OH)₂。
- 3 各原子が貴ガス型（8 個、H は 2 個）になるように電子式を書く。共有電子対は結合の数（二重結合は 2、三重結合は 3）、残りが非共有電子対。答え：3。
- ア 極性分子 同じ原子の二原子分子は無極性。異なる原子の結合には極性があるが、CO₂（直線）・CH₄（正四面体）は対称な形で打ち消し合い無極性。H₂O（折れ線）・NH₃（三角錐）・HCl は極性分子。答え：極性分子。
- イ 共有結合の結晶 イオン結晶（金属＋非金属）、分子結晶（分子が分子間力で集まる：ドライアイス・ヨウ素・氷）、共有結合の結晶（原子が網目状に共有結合：ダイヤモンド・黒鉛・SiO₂・Si）、金属結晶。答え：共有結合の結晶。
- ウ 一方の原子の非共有電子対を共有してできる結合 NH₃ の N の非共有電子対に H⁺ が結合して NH₄⁺（H₃O⁺ も同様）。できたあとは他の N−H 結合と区別できない。
- エ 水分子どうしが水素結合で引き合うから H が O・F・N と結合した分子どうしには水素結合という強い分子間力がはたらく。
- ア O 側（O が δ−） 電気陰性度の大きい原子のほうへ共有電子対がかたより、その原子が δ−（相手は δ＋）になる。答え：O 側（O が δ−）。
- ウ A イオン結晶、B 金属結晶、C 分子結晶 固体で電気を通すのは金属（B）。固体では通さず水溶液で通すのはイオン結晶（A）。融点が低く電気を通さないのは分子結晶（C）。
- ア 水は極性分子で、ヘキサンは無極性分子だから 水分子は折れ線形で電荷のかたよりが打ち消されない極性分子なので、帯電した棒に引きつけられる。ヘキサンは極性がほとんどない無極性分子。
- ア でき方は違うが、できたあとは区別できない NH₃ の非共有電子対を H⁺ に提供して 1 本の配位結合ができるが、できたあとの 4 本の N–H 結合は性質がまったく同じで区別できない（正四面体形）。
発展
- イ 分子が直線形で、結合の極性が打ち消し合うから C＝O 結合の極性はあるが、分子全体が直線形（対称）なので打ち消す。H₂O は折れ線なので打ち消さず極性分子。
- ア 価電子 1 個ずつが平面内を動けるから 黒鉛は炭素原子が平面状に共有結合し、4 個の価電子のうち 3 個で結合して、残り 1 個が平面内を動ける。ダイヤモンドは 4 個すべてを結合に使うので通さない。
- エ どちらも無極性分子で、性質が似ているから 「似たものどうし溶ける」。ヨウ素とヘキサンは無極性、水は極性。
- ア ダイヤモンドは全体が共有結合でつながり、ドライアイスは分子どうしが分子間力で集まるから ダイヤモンドは共有結合の結晶で、融かすには共有結合を切る必要がある。ドライアイスは分子結晶で、弱い分子間力を切るだけで気体になる（分子の中の共有結合は切れない）。
- ウ H–F 結合の極性は電気陰性度の差で比べる。H–F は 1.8、H–Cl は 1.0、N–H は 0.8、C–H は 0.4 で、H–F が最も大きい。
- イ 分子量が大きいほど分子間力が強くなるから 構造の似た無極性分子では、分子量が大きいほどファンデルワールス力（分子間力）が強く、沸点が高くなる。これらは水素結合をつくらない。
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