物質の構成と変化（原子・結合・反応式） ── 問題
基礎
- 炭素 ¹²C（質量数 12、原子番号 6）の原子 1 個に含まれる中性子の数はいくつですか。
- 原子番号 16 の原子の最外殻電子の数はいくつですか。 （ア 10 個 イ 6 個 ウ 8 個 エ 16 個 undefined 7 個）
- 塩素 Cl 原子が、最も近い希ガスと同じ電子配置の安定なイオンになるときの化学式はどれですか。 （ア Cl⁻ イ Cl²⁻ ウ Cl⁺ エ Cl²⁺ undefined Cl³⁻）
- 次の物質のうち、化合物に分類されるものはどれですか。 （ア 石油 イ 海水 ウ 鉄 エ 塩化ナトリウム undefined 酸素）
- 二酸化炭素 CO₂ に含まれる主な化学結合の種類として妥当なものはどれですか。 （ア 水素結合 イ 配位結合 ウ イオン結合 エ ファンデルワールス結合 undefined 共有結合）
- 物質の三態と状態変化に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 気体の分子は静止しており、温度が上がると分子の数が増える イ 液体が沸騰している間は、加えた熱がすべて温度上昇に使われるため、液体の温度が上がり続ける ウ 融解のときには熱を放出し、凝固のときには熱を吸収する エ 固体から直接気体になる変化を昇華といい、ドライアイスが小さくなっていくのはこの例である undefined 水は液体から固体になると体積が減るため、氷は水に沈む）
標準
- ヨウ素 I₂ の結晶の種類として妥当なものはどれですか。 （ア 分子結晶 イ 金属結晶 ウ 水素結合の結晶 エ 共有結合の結晶 undefined イオン結晶）
- ブテンの完全燃焼を表す化学反応式 C₄H₈ ＋ a O₂ → b CO₂ ＋ c H₂O において、係数 a の値はいくつですか。
- カリウム（原子番号 19）が属する周期表の族はどれですか。 （ア 11 族 イ 7 族 ウ 19 族 エ 1 族 undefined 3 族）
- Al³⁺（アルミニウムの原子番号は 13）1 個がもつ電子の数はいくつですか。
- 海水から純粋な水を取り出すのに適した分離の操作はどれですか。 （ア 抽出 イ ろ過 ウ 昇華法 エ 蒸留 undefined 再結晶）
- 同素体に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 同素体をもつ元素は炭素と酸素の 2 つに限られる イ 黄リンと赤リンは化学的性質がまったく同じで、色だけが異なる ウ 酸素 O₂ とオゾン O₃ は分子をつくる原子の数が異なるため、同素体ではなく別の元素の単体である エ ダイヤモンドと黒鉛はどちらも炭素の単体だが、結晶の構造が異なるため硬さや電気伝導性が異なる undefined ³⁵Cl と ³⁷Cl のように中性子の数が異なる原子どうしを同素体という）
- 周期表と元素の性質に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 希ガスは最外殻電子が 8 個（He は 2 個）であるため価電子の数も 8 個であり、反応性が高い イ アルカリ金属は周期表の右上に位置し、電子を引きつける力が最も強い ウ ハロゲンは最外殻電子が 7 個で、電子を 1 個放出して 1 価の陽イオンになりやすい エ イオン化エネルギーは同じ周期では左の元素ほど大きく、アルカリ金属で最大になる undefined 同じ族の元素は最外殻電子の数が等しいため、化学的性質がよく似ている）
- 炭素の完全燃焼 C ＋ O₂ → CO₂ において、炭素 48 g が完全に反応したとき、得られる二酸化炭素は何 g ですか。原子量は H ＝ 1.0、C ＝ 12、O ＝ 16、Mg ＝ 24、Al ＝ 27、S ＝ 32、Ca ＝ 40 とします。 （ア 88 g イ 176 g ウ 44 g エ 48 g undefined 352 g）
- ¹⁹F⁻（フッ素の原子番号は 9）1 個に含まれる陽子・中性子・電子の数の組み合わせとして正しいものはどれですか。 （ア 陽子 9・中性子 10・電子 10 イ 陽子 9・中性子 10・電子 8 ウ 陽子 9・中性子 10・電子 9 エ 陽子 9・中性子 9・電子 10 undefined 陽子 9・中性子 19・電子 10）
- 水素 H₂ 分子 1 個に含まれる共有電子対と非共有電子対の数の組み合わせとして正しいものはどれですか。 （ア 共有電子対 1 組・非共有電子対 1 組 イ 共有電子対 1 組・非共有電子対 0 組 ウ 共有電子対 0 組・非共有電子対 1 組 エ 共有電子対 3 組・非共有電子対 0 組 undefined 共有電子対 2 組・非共有電子対 0 組）
発展
- ある元素には質量数 107 と 108 の 2 種類の同位体があり、その存在比は 50％ と 50％ である。この元素の原子量はいくらですか。同位体の相対質量は質量数に等しいものとする。
- 結晶の種類と性質に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア ドライアイスは二酸化炭素分子が共有結合で結晶全体につながっているため、融点が非常に高くなっている イ 黒鉛は共有結合の結晶であるため、ダイヤモンドと同じく電気を通さない ウ 二酸化ケイ素は分子結晶であるため、やわらかく昇華しやすい エ 金属結晶が電気を通すのは、陽イオンが結晶内を自由に移動するためである undefined 塩化ナトリウムの結晶は固体の状態では電気を通さないが、水に溶かすか融解させると電気を通す）
- 分子の極性と分子間にはたらく力に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 二酸化炭素は C＝O 結合に極性があるが、分子が直線形で極性が打ち消し合うため無極性分子である イ アンモニアは三角錐形の分子であるが、N－H 結合に極性がないため無極性分子である ウ 水の沸点が硫化水素より高いのは、水の分子量が硫化水素より大きいためである エ メタンは正四面体形の分子で、結合の極性が打ち消し合わないため極性分子である undefined 水は H－O 結合に極性があるが、分子が直線形であるため無極性分子である）
物質の構成と変化（原子・結合・反応式） ── 解答
基礎
- 6 質量数 ＝ 陽子の数 ＋ 中性子の数。陽子の数 ＝ 原子番号 ＝ 6 なので、中性子 ＝ 12 − 6 ＝ 6 個。
- イ 6 個 電子は K 殻に 2 個、L 殻に 8 個、M 殻に 8 個の順に入る。原子番号 16 の電子配置は K 殻 2・L 殻 8・M 殻 6 なので、最外殻電子は 6 個。
- ア Cl⁻ 塩素 Cl の最外殻電子は 7 個。電子を 1 個受け取って希ガスと同じ電子配置になるので Cl⁻。
- エ 塩化ナトリウム 化合物は、2 種類以上の元素が結びついた純物質。塩化ナトリウムがこれに当たる。空気・海水・石油は混合物、酸素・鉄・ダイヤモンドは単体、水・塩化ナトリウム・二酸化炭素は化合物。
- undefined 共有結合 二酸化炭素 CO₂ は共有結合。金属と非金属 → 陽イオンと陰イオンの静電気力で結びつくイオン結合、非金属どうし → 電子を共有する共有結合、金属どうし → 自由電子による金属結合。水素結合や分子間力は分子どうしの間の弱い引力で、物質をつくる主な結合ではない。
- エ 固体から直接気体になる変化を昇華といい、ドライアイスが小さくなっていくのはこの例である 昇華は固体 → 気体（ドライアイス・ヨウ素・ナフタレン）。沸騰中は加えた熱が状態変化（蒸発熱）に使われるので温度は一定。分子は熱運動しており、温度が上がると運動が激しくなる（数は変わらない）。融解・蒸発は熱を吸収し、凝固・凝縮は熱を放出する。水は例外的に固体（氷）のほうが体積が大きく密度が小さいので氷は浮く。
標準
- ア 分子結晶 ヨウ素 I₂ は分子結晶。金属と非金属ならイオン結晶、金属どうしなら金属結晶、非金属の分子が集まれば分子結晶、共有結合が結晶全体に続くもの（ダイヤモンド・黒鉛・Si・SiO₂）は共有結合の結晶。
- 6 C を合わせて b ＝ 4、H を合わせて c ＝ 4。右辺の O の数は 4 × 2 ＋ 4 ＝ 12 個なので、O₂ の係数 a ＝ 12 ÷ 2 ＝ 6。単体の O₂ は最後に合わせる。
- エ 1 族 電子配置は K 殻 2・L 殻 8・M 殻 8・N 殻 1 で、最外殻電子は 1 個。最外殻電子が 1・2 個なら 1・2 族、3〜8 個なら 13〜18 族（10 を足す）。カリウムは 1 族。
- 10 原子のときの電子は原子番号と同じ 13 個。電子を 3 個放出して Al³⁺ になるので、電子は 10 個（ネオン Ne と同じ電子配置）。
- エ 蒸留 蒸留。分離の操作は「何の違いを使うか」で選ぶ：粒の大きさ → ろ過、沸点 → 蒸留・分留、溶解度の温度変化 → 再結晶、昇華しやすさ → 昇華法、溶媒への溶けやすさ → 抽出、吸着されやすさ → クロマトグラフィー。
- エ ダイヤモンドと黒鉛はどちらも炭素の単体だが、結晶の構造が異なるため硬さや電気伝導性が異なる 同素体は同じ元素からなる単体で性質が異なるもの。酸素とオゾンは代表的な同素体。中性子の数が異なる原子どうしは同位体。黄リンは自然発火し猛毒、赤リンは安定で、化学的性質も異なる。同素体をもつ元素は S・C・O・P など。
- undefined 同じ族の元素は最外殻電子の数が等しいため、化学的性質がよく似ている 族は最外殻電子の数（＝価電子）が同じ元素の縦の並び。希ガスの価電子は 0 と数え、反応性は低い。ハロゲンは電子を 1 個受け取って 1 価の陰イオンになる。アルカリ金属は左端（1 族）で陽性が強い。イオン化エネルギーは同じ周期では右ほど大きく、希ガスで最大、アルカリ金属で最小。
- イ 176 g 炭素の物質量 ＝ 48 ÷ 12 ＝ 4 mol。反応式の係数比から 炭素 : 二酸化炭素 ＝ 1 : 1 なので、二酸化炭素は 4 mol できる。質量 ＝ 4 × 44 ＝ 176 g。「g → mol → 係数比 → mol → g」の順に変換する。
- ア 陽子 9・中性子 10・電子 10 陽子の数 ＝ 原子番号 ＝ 9。中性子の数 ＝ 質量数 − 原子番号 ＝ 19 − 9 ＝ 10。電子は原子のとき 9 個で、電子を 1 個受け取ってイオンになっているので 10 個。イオンになっても陽子と中性子の数は変わらない。
- イ 共有電子対 1 組・非共有電子対 0 組 電子式を書き、原子の間で共有されている電子対を共有電子対、1 つの原子だけがもつ電子対を非共有電子対と数える。水素 H₂ は「共有電子対 1 組・非共有電子対 0 組」。二重結合は共有電子対 2 組、三重結合は 3 組と数える。
発展
- 107.5 原子量は存在比で重みをつけた平均。107 × 0.5 ＋ 108 × 0.5 ＝ 53.5 ＋ 54 ＝ 107.5。
- undefined 塩化ナトリウムの結晶は固体の状態では電気を通さないが、水に溶かすか融解させると電気を通す イオン結晶は固体ではイオンが動けないが、水溶液や融解液ではイオンが動いて電気を通す。黒鉛は共有結合の結晶の例外として電気を通す。ドライアイスは分子結晶で、分子間力が弱いため昇華しやすい。金属の電気伝導は自由電子による。二酸化ケイ素は共有結合の結晶で融点が非常に高い。
- ア 二酸化炭素は C＝O 結合に極性があるが、分子が直線形で極性が打ち消し合うため無極性分子である CO₂ は直線形、CH₄ は正四面体形で結合の極性が打ち消され無極性。水は折れ線形、アンモニアは三角錐形で極性分子。水の沸点が分子量のわりに高いのは分子間の水素結合のため（分子量は H₂S のほうが大きい）。
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/koumuin/shizen/zn-04/test/ ／ 問題は毎回の表示で数が変わります。印刷したものはその一例です。
📄 紙で解くなら プリント（レベルと問題数を選べます）。このページをそのまま印刷しても各レベル 10 問と解答が出ます。