Quimica模試【2022年10月30日】

１．次の(ア)～(カ)の原子の電子配置について，(1)～(5) に答えよ。

(1) (ア)～(カ)のうち，イオン化エネルギーが最も小さい原子はどれか。

(2) (ア)～(カ)のうち，二価の陽イオンになりやすい原子はどれか。

(3) (ア)～(カ)のうち，単原子イオンになりにくい原子を2つ選べ。

(4) (ア)～(カ)のある原子Xと水素原子からなる多原子イオンには，陽イオンのものや陰イオンのものがある。原子Xは(ア)～(カ)のどれか。

(5) (ア)～(カ)のうち，最外殻電子の数と価電子の数が異なる原子はどれか。

２．水酸化ナトリウム1.00gを水50.0gに溶かした溶液の質量パーセント濃度，モル濃度および質量モル濃度を有効数字３桁で求めよ。ただし，溶液の密度を1.02g/cm³，H=1.00，O=16.0，Na=23.0とする。

３．硫酸銅(Ⅱ)水溶液に白金電極を浸し，鉛蓄電池を用いて5.0Aの電流を48分15秒間通じて電気分解した。次の問いに有効数字2桁で答えよ。ただし，原子量はH=1.0，O=16，S=32とし，ファラデー定数F=96500C/molとする。
(1) 鉛蓄電池の負極，正極の質量は，それぞれ何gずつ変化したか。
(2) 電解後の鉛蓄電池の硫酸濃度が25%とすると，電解前の鉛蓄電池の硫酸濃度は何%であったか。ただし，電解後の電解液の質量は100gとする。　　

４．酸素と窒素がそれぞれ21%，79%の体積比で混合した0℃，1.0×10⁵Paの空気がある。0℃，1.0×10⁵Paのもとで1Lの水に酸素は49mL，窒素は23mL溶けるものとして以下の問いに有効数字2桁で答えよ。ただし，N=14，O=16とする。
(1) この空気が飽和している水1Lに溶けている窒素の質量は何mgか。
(2) この空気と接している水2Lに溶けている酸素の体積を標準状態に換算した値は何mLか。　

(3) 水に溶存している気体を追い出すのに，次のうちで最も効果的なものはどれか。
(ア) 撹拌する　(イ) 冷却する　(ウ) 加熱して圧力を上げる (エ) 加熱して圧力を下げる　(オ) 冷却して圧力を上げる

５．SiO₂結晶の生成熱は859kJ/mol，O₂(気)の結合エネルギーは494kJ/molである。ケイ素の単体はダイヤモンドに似た結晶として存在し，結晶中の各Si原子は他の4つの原子と結合している。このSi結晶を壊し，バラバラの原子の状態にするためのエネルギー(格子エネルギー)は368kJ/molである。この場合のSi-Si結合の結合エネルギーは184kJ/molである。以上より，SiO₂結晶におけるSi-O結合の結合エネルギーを有効数字3桁で求めよ。

６．次の(a)～(d)の水溶液の25℃におけるpHを，小数第1位まで計算せよ。ただし，アンモニアの電離定数は25℃で2.0×10⁻⁵mol/L，log2=0.30，log3=0.48とする。
(a) 6.0mol/Lの塩酸5.0mLに，水を加えて1.0Lとした。　　　　　　　
(b) 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液10mLに，水を加えて1.0Lとした。
(c) 0.20mol/Lのアンモニア水溶液250mLに，水を加えて1.0Lとした。
(d) 0.20mol/Lの塩酸50mLに，0.20mol/Lの塩化アンモニウム水溶液150mLを加えた。

７．水質汚濁の指標の1つである化学的酸素要求量(COD)は，試料水中の有機物を過マンガン酸カリウムなどの酸化剤により酸化分解したときの酸化剤の消費量を求め，それを酸
化剤としてO₂を用いた場合に消費されるO₂の，試料水1Lあたりの質量[mg/L]に換算して表す。いま，有機物のみを含むある試料水のCODを以下の手順で求めた。
[操作1] 試料水100mLをコニカルビーカーにとり，少量の硫酸で酸性にした後，4.00×10⁻³mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を10.0mL加え，沸騰水浴中で30分間加熱した。
[操作2] 十分量のシュウ酸を混合し，未反応の過マンガン酸イオンの色を完全に消した。
[操作3] 残存しているシュウ酸を， [操作1]と同じ過マンガン酸カリウム水溶液を用いて滴定したところ，終点までに4.52mLを要した。
[操作4] 次に，試料水の代わりに100mLの純水を用いて，上述の[操作1]～[操作3]を同じ条件で繰り返したところ，[操作3]の残存シュウ酸の滴定において0.52mLの過マンガン酸カリウム水溶液を要した。