数の問題
１．単位換算
１－１ 1Paの定義を答えよ。これは1cm2当たりどれだけの力がかかっている状態に相当するか。
１－２ 塩化ナトリウム14.61mgを水に溶解して100mLに定容した。このモル濃度を計算せよ。
１－３ 200mLのエチレングリコールの質量は222gである。この密度と比重を計算せよ。
１－４ 波長300nmの光のエネルギーを計算せよ。300Kの気体分子１個の平均熱エネルギーを求めよ。
1m/sで運動する1kgの物体の運動エネルギーとde Broglie波長を計算せよ。
１－５ 1クーロンの電荷を1Vの電位差に抗して移動するのに要する仕事を計算せよ。
１－６ 1Vの電圧で1Aの電流を1時間流したときのエネルギーを計算せよ。
２．有効数字
２－１ 1.00kgの鉄板に、別の天秤で正確に秤量した鉄粉10.3mgを載せた。全体の質量を答えよ。
２－２ 1.002mol/Lであることがわかっている希塩酸を3人の学生が滴定し、以下の実験結果を得た。最
も精密な学生は誰で、もっとも確からしい学生は誰か(単位はmol/L)。
A君：1.006, 0.998, 1.002 B君：1.007, 1.006, 1.007
Cさん： 1.01092, 1.00541, 0.98734
２－３ 3.0gの銅粉末から5.6296ｇの硫酸銅5水和物を得た。収率は何%か。
無機化学Ｉ
１．原子の構造
１－１ 陽子、中性子、電子の質量を原子質量単位で表わせ。そこから4Heの質量を計算し、実際の4He
の質量と比較せよ。両者の質量の差をエネルギーに換算せよ。
１－２ β壊変する14Cの半減期(τ)は5.73x103[年]である。①この壊変の反応式を書け。②いま手元に
ある試料中の14C濃度をN0とし、x年経過した時の試料中の濃度(N)を表わす一般式を書け。
２．原子軌道と電子配置
２－１ 5p軌道までの原子軌道を、エネルギーの低い順に答えよ。そのうち、主量子数と方位量子数が
それぞれ4と3であるような原子軌道はどれか。中性原子の状態でその軌道に電子が2個以上
入る元素のうち、最も原子番号の小さな元素は何か。
２－２ 中性なMn原子の電子配置と、Mn2＋イオンの電子配置を示せ。また、Hundの規則を説明せよ。
２－３ 中性炭素原子の電子配置と不対電子数を答えよ。炭素がsp, sp2, sp3などの混成軌道を作ることが
多い理由を説明せよ。
３．元素の周期性
３－１ NaからArまでの最外殻電子に対する有効核電荷を、スレーターの規則から計算せよ。
３－２ Heの1s電子に対する有効核電荷はNaの3s電子に対するそれよりも小さいが、前者のイオン
化エネルギーは後者のそれよりも大きい。その理由を説明せよ。
３－３ 窒素、酸素、フッ素、ネオン、ナトリウム、マグネシウムの原子半径を調べ、原子番号に対して
原子半径の不連続が起こる理由を考察せよ。次に、F－イオン、Ne原子、Na＋イオン、Mg2＋イオン
の半径およびFe原子、Fe2＋イオン、Fe3＋イオンの半径を小さい順に並べ、なぜそのような順序に
なるか考察して説明せよ。
３－４ 同じ周期の元素を原子番号順に見ていくとき、イオン化エネルギーと電子親和力がどのように変
化するか、調査せよ。ただし、電子親和力は必ずしもすべての元素に対して決定されているわけ
ではないので、調査できない場合もある。
４．化学結合
４－１ 水素分子と酸素分子の分子軌道に電子を配置せよ。H2＋やHe2という分子が存在し得るかについて
考察せよ。
４－２ NaClのNa＋とCl－の間の結合はほぼ完全なイオン結合である。これを共有結合のようにルイス式
(Na：Cl)で表現することもできるが、それは真実を反映していない。ルイス式で表現するとどこ
がいけないのか答えよ。
４－３ 二酸化炭素(CO2)は共有結合性化合物であって、これがC4＋とO2－とのイオン結合でできていると
見なせない理由を考察せよ。
４－４ 水素結合とは何か、事例を挙げて説明せよ。
５．酸と塩基
５－１ 塩化アンモニウムと酢酸ナトリウムとの反応式を書き、その式の共役なブレンステッド酸塩基対
を示せ。
５－２ 塩酸と水酸化ナトリウムの希薄水溶液を混合する化学反応式を書き、その中のルイス酸とルイス
塩基を示せ。
５－３ HSAB則に基づいて、以下の化学反応がどちらの方向に進行するか示せ。
①Cu(OH)2 + CaI2 ⇔ CuI2 + Ca(OH)2 ②ZnS + CaCl2 ⇔ CaS + ZnCl2
③AgF + KI ⇔ AgI + KF
６．酸化と還元
６－１ 次の化合物中の名称および下線を引いた元素の酸化数を答えよ。
①Na2SO4 ②HClO4 ③KMnO4 ④Fe3O4 ⑤H2O2 ⑥FeS2 ⑦ NH4NO3
６－２ 銅が希塩酸に溶けない理由を説明せよ。またFeCl3水溶液に銅片を入れたときに起こる化学反応
式を書き、酸化数の変化を示せ。
７．ハロゲン
７－１ F2, Cl2, Br2, I2の結合解離エネルギーを調べ、結合が弱い順に並べよ。また、F2のそれが特に小さ
い理由を考察せよ。
７－２ HF, HCl, HBr, HIのpKaを調べ、酸強度の強い順に並べて、なぜそのような順序になるか説明せ
よ。
７－３ 塩素のオキソ酸の名称、塩素の酸化数、pKa、分子構造を調べよ。pKaがなぜその順序になるか説
明せよ。
８．酸素族
８－１ オゾンの分子構造と分子内結合の結合次数を調べよ。なぜオゾンが強い酸化剤となるか説明せよ。
８－２ イオウ、セレン、テルルの単体の構造を調べよ。酸素は２原子分子なのに、それらが2原子分子に
ならないのはなぜか説明せよ。
８－３ 酸素分子のアニオンにはどのようなものがあるか調べ、その分子軌道に電子を配置せよ。
８－４ イオウのオキソ酸を３種類選び、それらの名称、分子構造およびその中のイオウの酸化数を調べよ。
９．窒素族
９－１ エタンのC=C結合とヒドラジンのN=N結合の結合解離エネルギーを比較し、なぜそのような差が
出るか説明せよ。
９－２ 酸素は水素と反応して水を作る傾向が強いが、窒素が水素と反応してアンモニアを作る傾向はそれ
より弱い。その理由を説明せよ。
９－３ リン酸が過塩素酸や硫酸より弱い酸である理由を説明せよ。
１０．炭素族
１０－１ ダイヤモンドが絶縁体であるのに対し、グラファイトが電気を通す理由を説明せよ。
１０－２ 炭素（ダイヤモンド）、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛の順に電気を通しやすくなる理由を説
明せよ。
１０－３ 二酸化炭素のブレンステッド酸としての振舞いの例を化学反応式を挙げて示せ。
１０－４ 一酸化炭素の酸・塩基としての性質を、例を挙げて示せ。
１１．ホウ素族
１１－１ Al2O3は両性酸化物であるといわれる。ブレンステッド酸および塩基として振舞う化学反応の例
を示せ。
１１－２ BF3はルイス酸であるといわれる。ルイス酸として振舞う理由を例を挙げて説明せよ。
１１－３ ホウ酸はB(OH)3と書かれる。これはオキソ酸であって、水酸化物ではない。その理由を酸とし
て振舞う化学反応式を示して答えよ。
１２．1族および2族
１２－１ CaOは塩基性酸化物であるといわれる。ブレンステッド塩基として振舞う化学反応の例を示せ。
１２－２ アルカリ金属単体と水との化学反応式を書け。
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