2021年北大化学第2問


第2問は、(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。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。

(Ⅰ)
問1 A→O₂   B→O₃
「大気中にある」より、N₂かO₂あたりだろうと推測。
また、「紫外線を当てて生じる」より酸素と判断


問2 
オゾンの半反応式 O₃+2H⁺+2e⁻→O₂+H₂Oは覚えておく
オゾンは酸化剤より、I⁻を2I⁻→I₂+2e⁻のように酸化する。よって、(あ)


問3 C→赤リン  D→黄リン   E→ダイヤモンド
Dは「空気中で自然発火」がkey。Eは「正四面体構造で電気を通さない」がkey。
Eは炭素原子が価電子4つを余さず共有結合に使うために非電導性。


問4



問5 次亜塩素酸ClO⁻+2H⁺+2e⁻→Cl⁻+H₂O
コロナの消毒薬ですっかり有名になった次亜塩素酸。Cl₂でなくCl⁻が生じる。



(Ⅱ)
問1 Li1molあたりの⁷Liのモル分率をxとすると⁶Liのモル分率は1-xより
   6.94≦7.02+6.02(1-x)≦7.00 → 0.92≦x≦0.98
   ∴92%から98%


問2 NaとKの違いと言われても・・ピンと思いつくのはないよなぁ。

答は「肥料」。肥料の三要素は何か?(答は窒素,リン,カリウム)という聞き方ならまだしも、この聞かれ方では答えるのは難しい(;^ω^)


問3
(1) 正極と負極の半反応式を書いてe⁻を消すだけ。
(正極) PbO₂+4H⁺+SO₄²⁻→PbSO₄+2H₂O
(負極) Pb+SO₄²⁻→PbSO₄+2e⁻
両者を加えて Pb+PbO₂+2H₂SO₄→2PbSO₄+2H₂O

(2) 普通知らんと思います。ただ、経験的に「電池の起電力って2V以下のこと多いよな?」とか、「標準電極電位を使った問題を思い返すと4V以上はさすがにないだろう」という勘を働かせて2Vと答えられたかもしれない。標準電極電位の問題は東大,京大模試でよく出てます
(答) 2V


問4
(1)水溶液100.15(g)=100.15×10⁻³(L)中にCa(OH)₂は0.15/74≒2.0×10⁻³(mol)溶ける。
水溶液1000(g)=1(L)にCa(OH)₂がx(mol)溶けるとすると
2.0×10⁻³/100.15×10⁻³ = x/1  → x=150/7411.1=0.0202・・≒ 2.0×10⁻²(mol)

(2) [OH⁻]=2×2.0×10⁻²=4.0×10⁻²(mol/L)。
∴pH=14+log[OH⁻]=14-2+2log₁₀2=12.6

(3) [OH⁻]=y(mol/L)とおくと、Mg(OH)₂→Mg²⁺+2OH⁻より
[Mg²⁺]=y/2(mol/L)であるから、Ksp=[Mg²⁺] [OH⁻]=y³/2=1.5×10⁻¹¹より
y³=3×10⁻¹¹→y=³√3 ×10⁻¹¹/³。
∴pH=14+1/3 log₁₀3=31/3+1/3×0.48=10.49≒10.5


【講評】
Ⅰは基礎的な知識があれば完答できるでしょう。Ⅱは完答が難しいでしょう。問題がむずいというより知識がマイナーなために。問2,3の知識問題が落としやすいですね。



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