【旧帝大7校リーグ】成績がグングン伸びる!2021年大学入試問題の徹底解説(北大化学)



2021年入試、旧帝大の第1弾は「北海道大学」です。


当ブログの解説記事は、長期的な目線で成績を飛躍的に伸ばし、継続性・応用性のあるスキルを身に付けていただく記事です。読者が必死に3年間努力すれば東大(理三以外)・京大(医以外)・九大医レベルに80%以上の確率で合格できることを目的に作成しています


市販の問題集のように、解法を丁寧に示すだけではありません!

多角的なアプローチで、適所で関連事項や模範解答ではない解説を投入し、必要以上に問題を解きほぐしています✊



しかし、扱う内容はハイレベルなので、全くの初心者が手を出しても収穫は得られません

① 各問の難易度
② 他分野や一般常識との関連事項
③ 問題の躓きポイント
④ 極力曖昧な表現をしない説明

を示しています。

イマイチ成績が突き抜けられない受験生に貴重な情報が提供できればと思いますm(_ _)m

北大化学の特徴

北海道大学の理科は2科目選択で制限時間は150分です。数年前までは120分だったんですよね…でも、そんなに厳しい印象なし(笑)

化学は全3問ですが、大問中でもⅠとⅡに分かれており、実質、別種の問題が6問あるように感じます。至って標準的な問題が大半ですが、体感的に物理よりは若干骨がある印象です🦴



北大の問題は旧帝大にしては易しめとはいえ、基礎が疎かだと何してるか混乱します。深く理解するには、全統記述模試で偏差値55程度は欲しいですね🧐全統記述模試の難易度や受験者レベルについては、各自で確認されてくださいm(__)m


(補足)
京大は2007年頃から理科の試験時間が150→180分に延長され、量も難易度も増した印象ですが、北大の方は体感的に少し楽になったようにも思えます😅何で時間増やしたか謎💧

第1問(Ⅰ)


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【解答】

(問1)
<答>
(あ) Na⁺(気)+Cl(気)+e⁻
(い) Na⁺(気)+Cl⁻(気)

分析
熱化学方程式では、物質の状態を忘れずに書きましょう☝

(問2)やや易
<答>
  、②


分析

○○の生成熱
⇒ ○○が1mol生じるときの発熱量

○○の昇華熱
 ⇒ ○○が1molが固体から気体になるときの発熱。


(問3)やや易
<答> 3888 (kJ/mol)


分析
問題文より、図1のe部分が「格子エネルギー」。
∴ 602+148+1/2×498+2188+701=3888(kJ/mol)。

格子エネルギー?非進学校の受験生は知らないかもしれませんね💦本問では問題文を読めばわかりますが、やはり背景知識はあった方が得です!難関大では頻出事項なので、これを機に覚えておくとよいでしょう🧐




(問4)やや易~標準
<答>(1) NaF 、(2) MgO


分析
+イオンと-イオン間のクーロン力に着目👀すると、電気陰性度が最大のFで最も強いです。

クーロン力はイオン価数の積に比例するから、Mg²⁺,O²⁻の方が強いのです。これは物理選択者が有利だったでしょう😳電磁気の分野でF=kQ₁Q₂/r²が出てきますもんね💡

(問5) やや易
<答> 446(kJ/mol)

入試問題(図表)


分析
問題文より熱化学反応式が2つ立式できると思います。さらに、求めたい熱化学反応式も立てれば、上記の計算より答が出ます☝



第1問(Ⅱ)

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【解答】

(問1) やや易
<答>
(A)4.0×10⁻³
(B)2.0×10⁻³
(C)4.8×10⁻²
(D)1.7

入試問題(図表)1


入試問題(図表)1


分析
(平均変化量)=(変化量)/(時間)ですね。解法自体は小学生レベルです(笑)






(問2) やや易~標準
<答>

スライド2



分析
Kcは直接計算で簡単に出ます。

また、平衡時に成立する式は何か?を考える必要がありました🧐「平衡とはどのような状態か?」を意識できていれば本問はできたでしょう。

正反応と逆反応の速さが同じで見た目上は反応が静止している状態」でしたね☝



(問3) 標準
<答>



分析
途中で物質を追加した場合の平衡を考えるときは、解答のように、まず一方に物質を移動させてから考えましょう🚩難関大では頻出パターンです☝

(問4)
<答> わからず🤷‍♂️🤷‍♂️



(問5)  やや易
<答>

分析
触媒の性質は「平衡状態を変えないが、活性化エネルギーを下げて反応を促進する」です☝活性化エネルギーの山をこえる分子数が増えるのだから、反応速度は当然速くなります💨💨


スライド3



(問6) やや易
<答> 温度上昇→ 、体積増加→


分析
平衡は、温度を上げると周りの温度を下げる(吸熱)方向に、体積を増やすと物質量が多くなる方向に移動します!

本問では、H₂,I₂,HIがすべて気体のため、体積増加しても平衡移動しませんでしたが・・・例えば、C(固)+CO₂(気)⇔ 2CO(気)の場合だと平衡は左に移動するので注意です。固体は気体に比べて体積が無視できますからね💦





感想
(Ⅰ)は熱化学方程式、(Ⅱ)は化学平衡の問題でした。基礎的理解があれば問3,4以外は手堅く取れたのではないでしょうか🤥(Ⅱ)問3は「まず物質を一方に寄せる」解法を身に付けておく必要がありました。




第2問(Ⅰ)

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【解答】
(問1) やや易
<答> A→ O₂、B→ O₃


分析
「大気中にある」よりN₂かO₂か?と推測し、「紫外線で生じる」よりオゾンと判断します🚩


(問2) やや易~標準
<答>

分析
オゾンは酸化剤なので、I⁻をI₂へと酸化します。なお、オゾンの反応式「O₃+2H⁺+2e⁻→O₂+H₂O」は覚えましょう☝




(問3) やや易
<答> C→赤リン、D→黄リン、E→ダイヤモンド


分析
同素体の知識問題ですね☝

Dは「自然発火」「水中に保存」がkey🔑

Eは「正四面体」「電気を通さない」がkey🔑

黄リンは発火点の低い有毒性物質なので、空気に触れぬよう水中に保存する必要があります。読み方はキリン🦒じゃないですよ~(笑)



(問4) 標準

スライド4



分析
「充填率」とは格子の体積に対する原子の体積%のことです。別に難しくはないのですが・・・充填率、球の体積の知識を前提として、やや煩雑な計算処理が必要だったのもあり「標準」としました。


(問5)
<答>
次亜塩素酸
ClO⁻+2H⁺+2e⁻→ Cl⁻+H₂O

分析
半反応式の右辺はCl⁻です!CI₂と間違えないように注意⚠

次亜塩素酸はコロナの消毒薬ですっかり有名になりましたね😂😂


ソース画像を表示









第2問(Ⅱ)

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【解答】

(問1) やや易
<答> 92%から98%


分析



(問2)
<答> 肥料


分析
知るか~!と感じた方も多いでしょう💦

肥料の三要素は「窒素・リン・カリウム」です。ただ、NaとKの違いという形式で聞かれると、何答えていいかわからんですよね🤥💥



(問3) (1) やや易、(2) やや難
<答>
(1) Pb+PbO₂+2H₂SO₄→ 2PbSO₄+2H₂O
(2) V


分析
(1)
有名な鉛蓄電池です🔋超頻出なので、負極,正極どちらも反応式を書けるようにしておきましょう!!答は、以下の2式を足し算すれば出ます。

負極:PbO₂+4H⁺+SO₄²⁻+2e⁻→PbSO₄+2H₂O
正極:Pb+SO₄²⁻→ PbSO₄+2e⁻


(2)
普通知らんでしょう(笑)ただ、標準電極電位の問題を解いた経験があれば推測可能なのです!!標準電極電位はHを基準とした電位なんですが、あれだいたい±2V以下でしたよね😂❓なので、ここも2Vではないか?と推測できる訳です。



(問4) 標準
<答> 
(1) 2.0×10⁻²(mol)
(2) 12.6
(3) 10.5



分析
(1)




(2)




(3)





感想
(Ⅰ)が無機化学、(Ⅱ)は知識問題+計算問題て感じの問題でした。(Ⅱ)は完答が難しいですね・・・問題がむずいというより知識がマイナーなために😵

第1,3問に比べて知識要素が強いので、覚えていない方はここで知識を補充しておきましょう✊



第3問(Ⅰ)


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【解答】

(問1) 標準
<答> 


分析





(問2) やや易~標準
<答>


分析
プロペン(CH₃-CH=CH₂)の記述についての問題です。難しくはないのですが、一問多答形式な分、難易度は上がります。

(あ) エタノールは炭素数2個 ×
(い) 幾何異性体はC4個以上で生じる ×
(う) 1分子しか生じない ×
(え) C=Cの存在によりBr₂付加する ○
(お) ビニル基はH₂C=CH-Xの形 ×
(か) シクロプロパンの分子式はC₃H₆ ○




(問3) 標準
<答>


分析
エステルに関する一問多答形式の問題です。ドデカノールって何??となった方もいたでしょうが、アルコールなのはわかるし、聞いているのは-SO₃Na部分なので、解く分には支障がなかったでしょう💦


(く) -OH(親水性)が-OCOCH₃(疎水性)に変化 ○
(け) 加水分解で酢酸+ポリビニルアルコール ○
(こ) グリセリンは3価のアルコール ○
(さ) 直鎖状でない→分子間力弱い→融点低い ×
(し) -SO₃Naが正塩とわかればOK! ○
(す) 油脂0.5mol中に脂肪酸は0.5×3=1.5mol ×


(問4) 標準
<答>
(あ) 、(い) 、(う)
(え) 、(お)




分析
まずA~Eを特定する。





抽出」という操作です。用いる器具「分液漏斗」はよく覚えておきましょう☝


Eは何か操作しないと水層に移らなさそうです💦となると、まずはCかDを分離したいわけですが、ここで着目したいのは弱酸の遊離ですね☝NaHCO₃を加えると、CO₂より酸性の強いDが塩となり水層に移動します。


次にDを分離するにはどうするか?と考えると、塩基(NaOH)を加えるとよいでしょう☝さらに、水層にあるDの塩をDに戻すには?・・・当然、酸(HCl)を加えればいいでしょう。


最後に、EをBにするには、Eのエステル結合を分解する必要があるので、必要な水分子は2個です。

C→フェノール系
D→カルボン酸系
E→中性物質

分液漏斗

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(問5) やや易
<答>



分析
ベンゼン環に結合するC含む置換基は酸化で-COOHに変化します!演習慣れしていれば何度も経験するやつですね☝



第3問(Ⅱ)


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【解答】

(問1) やや易
<答>
(A) デオキシリボース    
(B) 二重らせん
(C) リボース
(D) ウラシル



分析
暗記問題ですね~😂RNAの糖部分は「リボース」ですが、その-OHが-Hに変化したものが(A)です。O(オキシ)が取れる(de)と考えましょう🎵

(B)は「α-ヘリックス構造」でもいい気が??

塩基については、「DNAのチミンがRNAではウラシルになる」点を覚えましょう☝




(問2) やや易
<答>


分析
DNAの構造は下図のようになり、リン酸は糖部分の3位の-OHと5位の-OHでエステル結合を形成します☝


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(問3) やや難~難
<答>


分析
一問多答形式の問題。(む)や(も)は何とも切りにくいでしょうね💦💦(め)は「ナイロンの強度が強い理由」として説明問題で出されることがあるので、よく覚えておきましょう☝

(む) 両者とも水素結合する ×
(め) 分子間(C=OとN-H)で水素結合 ○
(も) ベンゼン環の存在による ×
(や) 電気陰性度の問題
(ゆ) DNAらせん構造の記述でもある ○
(よ) 1gあたりの還元末端が少なすぎる


(問4) 標準
<答> 


分析
各塩基対の水素結合の数はよく覚えておきましょう☝「アデニン(A)-チミン(T)は2個」「グアニン(G)-シトシン(C)は3個」です。塩基の構造式を覚える必要はありませんが、Nが多いのはアデニンだな~程度の認識はあってもよいかと思います🤔



(問5) 1→やや易、2→やや難
<答>
(1) 1.5×10⁸(個)
(2) 9.0×10⁷(個)


分析
(1)はただの算数ですが、(2)は4.5×10⁷(個)としてミスした受験生が多そうです。答えるのは塩基対数ではありません💨💨問題文をよく読みましょう😣


(1)

(2)





<導出過程>
(ⅱ)より、3.4×10⁻¹⁰(m)おきに1個の塩基対を含む。

(1)
5.1×10⁻²/3.4×10⁻¹⁰=1.5×10⁸(個)。

(2)
シトシン20%なら、グアニンも20%。そして、アデニンとチミンは30%ずつ。塩基の数は塩基対の2倍だから
2×1.5×10⁸×0.3=9.0×10⁷(個)



感想
(Ⅰ)は構造決定、(Ⅱ)は核酸ですね。核酸の問題は最近旧帝大でもよく出るようになりました・・・昔は空気だったのに(笑)

ただ、受験生が弱い高分子の中でもさらに弱い分野な印象があるので、差をつけるべく最低限の勉強はしておきましょう。核酸に関しては、2015年の京大化学第4問は学習価値が高くおすすめです!触れておきましょう✊






総括

第1,2問で厳しい問題が何個かあり、苦手な核酸で落とす人が多いことを考えると・・・

非医で55%医で70~75%

が合格点ですかね~。80%以上得点できれば、医でも十分だと思います💪





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