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2023 神戸大前期化学
Ⅰ 電気分解と理論分解電圧
問1了、「外部から供給された(外部から吸収した)
電気エネルギーは化学エネルギーに変換される」と
本文にあるので吸熱反応である。
イソウ、電気分解において陽極では酸化反応が、
陰極では還元反応が起こる。
よってA
問2 各物質の両極での反応は以下の通り。
塩化カリウム(KOlag)
陽:20→02+2e^
陰
: 2H2O+2e→H2+20H-
→両ちの電極からガスが発生①
・硫酸ナトリウム(Na2SO4ag)
陽:2H2O→O2+4H++4e-
陰:2H2O+2e-H2+2OH-
→両ちの電極からガスが発生①
塩化銅(CuClzag)
陽:2Clcl2+2e^
→
陰: Cut+ +2e-Cu
→片の電極のみからガスが発生 ②
塩化銀(ほとんど沈殿)
問2の問題文に「難溶性塩の水溶液中に
おいて、イオン濃度はゼロとみなしてよい」とある
ので、電気分解は起こらない。
→いずれの電極からもガスは発生しない。
硝酸銅(Cu(NO3)2a8)
陽: 2H2O→O2+4H++e^
陰: Cu²++2e-Cu
1/7
問3 純水に物質を添加し、電気分解した結果、pH=2
となったから、反応によりH+が発生したと考えられる。
グループ ①でH+が発生しているのは硫酸ナトリウム
(Na2SO4ag)の陽極である。
反応は2H2O Oz+4H +40
PH=2より[H+]=10×10-2[mok]
液量は100mLであるから水素イオンのモルは
1.0×10-2×1000=1.0×10-3[mol]
~の反応式の係数を比較して流れた電子のモルも
1.0×10-3m
3 mol
よってNa2SO4
1.0×10mol
問4 理論分解電圧とは、電気分解が起こるのに
必要な最小の電圧のことである。物質が発生
析出しやすい方が理論分解電圧は低くなる。
②グループの陽極ではC2,D2が発生するが、反応
式より Cz, O2を1mol 発生させるのに電子はそれぞれ
2mol.4mo|必要となる。よって
陽極:Oz,Clz
また②のグループの陰極ではCu,Agが発生するが
Cu, Agを1mol 発生させるのに電子はそれぞれ2mol.
mo|必要となる。よって
陰極:Cu.Ag
問5水酸化ナトリウムを純水に添加し電気分解した
とき各電極で起こる反応はそれぞれ
陽:40H→2H2O+O2+4e-
陰 2H2O +2H2+2OH-
求める時間を秒とすると、陽極の
反応式より
C
(+)
. Nh+
5.00
IH2O
OH-
→片の電極のみからガスが発生 ②
20.0xt
1,00
NaoHag
9.65×104×22.4
硝酸銀 (AgNO3ag)
流れた電子のモル
発生するD2のモル
陰: Ag++e Ag
陽: 2H2O→O2+4H++ 40
→
→片ちの電極のみからガスが発生 ②
112t=9.65×104t=861.6...
862秒

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2/7
参考 電気分解・電気エネルギーを与えて強制的に酸化還元反応を起こすこと
① 陽極:直流電源の正極に接続した電極
電子を放出する反応(酸化)
② 陰極:直流電源の負極に接続した電極 電子を受け取る反応(還元)
電極の物質と溶液
内のイオン(水)を書い
① Step.1 陽極それ自身の反応を考える
S04
た図を書くと考えやすい!!
H2O Cu
(ア) 陽極が Pt, Au,c以外の金属のとき
CuSO4ag
・陽極が酸化(イオン化)される [例]Cu→Cu2+ +2e
(イ) 陽極がPt, Au,Cのとき(反応性に乏しい)
・極は酸化(イオン化)されない
Step.2 溶液内のイオン(水)の反応について考える
⇒ 陽極では基本的に陰イオンが酸化されて気体が発生する
[例]
20-Cl2+2e
すでに酸化されていて
[13797]
陰イオンがSO4, NO3のとき酸化されない
⇒2H2O→O2+4H++4e-
もうこれ以上酸化されない
(水が酸化されて酸素が発生)
②
陰極は電極それ自身の反応については考える必要がなく、 直接
溶液内のイオン(水)の反応について考える
⇒ 陰極で基本的に陽イオンが還元されて単体が生成する
Cu2+ +2e-Cu
[例]
[例] Na+
→Na
2H2O +2e^ H2+2OH
(水が還元されて水素が発生)
2H+ +2e- → H2
Naはイオン化傾向が
非常に大きいのでこの反
応は起こらない

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II 金属イオンの系統分離、結晶格子
問1 PbCQ2の溶解平衡は
PbCl2(固) Pb2++ 200~
PbCl2が沈殿しなかったと仮定すると
[Pb2+] =
120×10-2
=1.00×102[mol/L]
120
実際にはPbCl2の沈殿があるため溶解平衡
となっており、
[Pb2+][Cl-]'= 1.00×10-4[mo13/[3]
[0]=5.00×10-1[mol]より
3/7
問23液 ②に含まれている金属イオンはPb2+と考えられる。
この液に希硫酸を加えると
Pb2++ SO42→PbSO4 ↓ (白色)
の反応が起こり、Pb2+が含まれていることを確認できる。
P6SO4,白
問33液 ③に含まれる鉄イオンはFe2+である。
3液①にH2Sを通じた時点でFe2+に還元されており、
・希硝酸を加えることで酸化されFe3+となっている。
[Pb2+] =
1.00×10-4
(5.00×10-12 =4.00×10[mol/L]
よって沈殿したPb2+の割合は
Fe2+と反応して濃青色沈殿(ターンブルブルー)をつくる
試薬はks [Fe(CN)6](ヘキサシアニド鉄(Ⅲ)酸カリウム
水溶液)である。 K3 [Fe(CN)6]
1.00×10-2-4.00×10 ×100=96.0[%] 問4 沈殿④は Fe(OH); (赤褐色)とAl(OH)(白色)が
含まれる。過剰のNaOH水と反応して錯イオンを形成するのは
96%
1,00×10-2
Al(OH)3で、この反応の化学反応式は
Al(OH)3+NaOH→Na[AlCOH)4]
問5 Cd2+はCu2+と同じように酸性条件でも硫化物
沈殿を形成する(液性によらず沈殿)。
化学反応式は
Cd+ + S2→cds↓(黄色)
AgCl+2NHs→[Ag(NH)]+ + cl
よって沈殿番号: ③化学式:CdS
色:黄色
問6 試料溶液に含まれる遷移元素の金属イオンは
Ag+, Fe3+ (cd2+)
新課程では12族元素も遷移元素に含まれるため、1
Cd2+を加えてもよいと思われる。
問7沈殿した金属イオンの塩の中でNH水と反応し、
錯イオンをつくって溶解するものは②のAgClである。
問8沈殿②はAgleで、NaClと同じ結晶構造より、1つの
単位格子当たり、4個のAgClを含む。 AgCl=Wc+WA,
単位格子の1辺の長さは2(Re+Ra)×10~ [cm] より
結晶格子の密度は
Wc+WA
6.02×1023×4
{2(R+RA)X10}
Wc+WA
-xxx
3.01×1023 ×8×CRc+RA×10-21
Wc + WA
12.04×102(Rc+RA)3
Wc+WA
1204 (RC+RA)3
[2/cm³]
塩化ナトリウムの
結晶構造

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問3. 化合物A(ラクトン)を酸性条件で加水分解すると
化合物B
OH
A
■CH
加水分解
CH3-CH
"CH
へん酸性
c-o
CH=CH
CH3-CH-C-OH
=
CH3-CH-C-OH
CH3
6/7
CH₂-E-H H-C-CH-CH-C-OH
0
Bの構造式
0
0
Xの化学式
エノール型
ケト型
Cu2O
問4.
CH3
間5
A
CH3-CH
-C-OH
CH
CH3
1
K2Cr2O7 C
Ho-C
-CH2-CH-C.
-
OH
酸化
※
0
03,Zn
0
C-H
CH3-CH-C-OH
ヨ
K2Cr2O7
キー
*
1
酸化
HO-C-CH-C-OH
0
11
0
化合物D
0
"
H-C-OH
R2
ギ酸
03, Zn R₁
H
・R3
H
アルケンのオゾン分解
c=0 +0=c'
tozc-R
R3
問6 化合物Aと臭素を付加反応させることで得られる化合物Fは
H
CH
CH3-CH CH
Br2
-C-Br
.Br
CH3-CH
付加
①
Br
2
Br
CH3
CH3
A
CH
CH
CH
CH
五員環の平面とメチル基を固定すると、
①2つの-Br基がメチル基と同じ側
②メチル基に近い-Br基がメチル基と同じ側、
もう1つのBr基がメチル基と反対側
メチル基に近い~Br基がメチル基と反対側、
もう1つのBr基がメチル基と同じ側
④ 2つの-Br基がメチル基と反対側
・問ク化合物B~Fのうち、不斉炭素を有する化合物の記号は
B,C,D.F.
Br
④
Br
CH3
CH3
CH
CH
CH
CH
CH
C=0

ページ5:

IV 天然有機高分子化合物
問 多糖類 (C6Hlio Os)n
7/7
...
・デンプン(α-グルコースの縮合重合体)
アミロース ・直鎖状で熱湯に溶ける
6~7個のグルコースで1巻
のらせん構造をとる
・アミロペクチン...枝分かれをもち水に溶けない
枝分かれのあるらせん構造
・セルロース β-グルコースの縮合重合体で直線状構造
○酵素または酸によってグルコースになる
をとる
アミラーゼ
アミラーゼ
マルターゼ
デンプン
→ デキストリン
マルトース
α-グルコース
多糖
糖
単糖
セルロース
セルラーゼ
希硫酸
セロビアーゼ
セロビオース
β-グルコース
希硫酸
アミアミロース
オ:マルターゼ
らせん
カセルラーゼ キセロビオース
ウ:アミロペクチン エマルトース
問2還元性を示さない二糖としてはスクロース,
トレハロースなどが挙げられる。
| (2) (CoHi0Os)n=162, CH3CH2OH=46より
・スクロース、トレハロースなど
問3
81
162n
xnx2x46= =46g
(1) グルコースを用いたアルコール発酵の反応式は
C6H12O6→2CH CH2OH+ 2CO2
問4 セルロースは多数のβ-グルコースが縮合し、
B-1.4-グリコシド結合で連なった直線状構造
をしている。
クミグリコシド
ケン直線
問5プラスチックのリサイクル手法としては(1)マテリアル(株)リサイクル(2) サーマル(熱)リサイクル(3) ケミカル(化学)
リサイクルの3つがある。
(1) マテリアルリサイクル原料を融解するなどして再利用する。再生加工品にしたり、再生加工原料にする。
(2) ケミカルリサイクル･･･ 原料に熱や圧力を加えて、元の単量体に戻し、それから新しい樹脂をつくる。
(3) サーマルリサイクル
燃却した際に発生した熱を有効に利用する。ゴミ発電、地域冷暖房温水
プールなどに利用する他、原料を石油に戻したり、圧縮して
したり、ガス化して、それぞれ燃料として利用する。
して固形燃料に
マテリアルリサイクル、サーマルリサイクル、ケミカルリサイクルのうちから2つ

ページ6:

硫化物の沈殿と液性の関係
硫化銅(Ⅱ) CuS (黒色)も硫化亜鉛ZnS (白色)も
難溶性の電解質であり、これらの飽和溶液では、次の
溶解平衡の状態にある。
CuS(固)
Cu^2++S2-
ZnS(固) 22++S2-
Cu2+とZm²+を含む酸性水溶液に硫化水素H2Sを
吹きこむと、Cusは沈殿し、ZnSは沈殿しない。
これは、Cusの溶解度積がZnSの溶解度積に比
べて極めて小さいことから、次のように説明される。
このため、[S2-]は小さく、[z+][s2-]<ZnSの
溶解度積となり、ZnSは沈殿しない。
しかし、Cusの溶解度積はきわめて小さい(下表)
ので、[Cu²+][s2] > CuSの溶解度積となり、
CuSは沈殿する。
中性や塩基性の水溶液では、[H+] が小さく、
H2Sの電離平衡が酸性の水溶液のときより
右辺にかたよる。このため [S2] が大きくなって、
[Z][s2] > ZnSの溶解度積となり
ZnSも沈殿する。
5/7
酸性水溶液中のH2Sの電離平衡は、酸のHの
ため左辺にかたよる。
H2S22H++S2-
Ⅲ. 環状エステルの構造決定
(18~25℃)
溶解度積 [mol]/[2]
-18
ZnS 2.2×10-
CuS 6.5×10-30
c. 炭素原子の検出
d. 水素原子の検出
硫黄原子の検出
問1.a塩素原子の検出(バイルシュタインテスト)
b.窒素原子の検出
不飽和度 =
2C+2-H-X+N
2.
CC原子の数 X:ハロゲン原子の数)
HiH原子の数 N:N原子の数
二重結合、環が1個あると不飽和度が1.
三重結合があると不飽和度が2増える。
炭素:
:C
水素d 酸素: f
問2Aの分子式はC5H6O2だから不飽和度は
以上のことからAの構造式を推定すると
2×5+2-6
b
=
2
//=
= 3
2
Aの分子式はC5H6O2で不飽和度は3
Aは不斉炭素原子を有する五員環の環状化合物
Aをオゾン分解するとギ酸が得られる
・Aは臭素と付加反応することから炭素間二重結合をもつ
・Aは酸性条件で加水分解されることからエステルである
CH
※
CH3-CH
CH
c-o

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[参考2]
問8 金属イオンの系統分離
試料溶液: Ag+ Pb2+, Cat, Fe3+, Al3t
← 希塩酸を加える
4/7
沈殿 ①
·PbCl 2 ↓ (§), A œ ↓ (§)
熱水を加える
沈殿②
3液②
沈殿 ③
AgCl↓(白)
2+
Pb²
cds ↓(黄)
PbCl2は熱水
に溶ける
イオン化傾向がSnより
3液①
・Ca2+, Fe3+, Al3+
H2S (酸性)
3液③
Fe3+ Al3t
煮沸してH2S
HNO3を加える理由
硫化水素で還元されたF
小さい金属は、酸性条件でも
硫化物が沈殿
を追い出しHNO3
を加え
化して、もとのFe3+にもどすため
冷却後NH3水
十分
煮沸する理由
気体の溶解度は温度が
沈殿 ④
高くなると小さくなるため
AQ(OH)3 ↓(白) Fe(OH)3↓(赤褐)
3液④
硫化物は一般に
過剰NaOH水
HS (塩基性)
を加える
黒色沈殿
沈殿 ⑤
3液⑤
例外 ZnS(白), cdS (黄)
Fe(OH)3↓(赤)
MuS(赤)
[Al(OH)4] 沈殿 ⑥
(NH4) 2C03
を通じる
液⑥
Li K Ca Na Mg / Al Zn Fe Ni / Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
水溶液を加える
沈殿しない
中・塩基性で 酸性でもいつでも沈殿
沈殿
沈殿 ⑦
3液⑦