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| ちょっと気が向いたので、東大化学でも。
去る3月26日に行われた『令和7（2025）年度東京大学第2次学力試験』の『化学』を解いてみました。
問題や解答はネット上に公開されていますので、そちらでご確認ください。
（『河合塾』、『代々木ゼミナール』、『東進』）
試験時間は2科目で150分、配点は2科目あわせて120点（120/440）。
素直に考えれば、化学1科目で60点、大問1つあたり20点と推測できます（詳細は不明）。
先述のとおり、解答速報は各所で公開されているので、一応、解説がメインです。
……ですが、私製の宿命として、もしかしたら誤りがあるかもしれません。
あしからずご了承下さいませ。
記事は大問ごとに分割しています。
この記事ではその2として、第2問を取り扱います。
【第2問】
問ア
火山ガスに含まれる成分の問題。
提示された3種類のガスの水への溶けやすさを考える。
それぞれの分子の性質を考えて解答する。
二酸化炭素：無極性分子であるため水に溶けにくく、残留気体に含まれる。
硫化水素：極性分子であるため水に溶け、主に凝縮水に含まれる。
塩化水素：水中で完全電離するため、凝縮水に含まれる。
問イ
火山ガスと塩基性水溶液に関する問題。
まず、pHから水素イオン濃度を求める。
対数の値は問題文により与えられているものを使う。
$\begin{align}
{\text{pH}} = - \log \left[ {{{\text{H}}^ + }} \right] &= 8.3 \\
\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right] &= {10^{ - 8.3}} \\
&= 5.0 \times {10^{ - 9}}\;\left[ {{\text{mol}}/{\text{L}}} \right]\quad \left( {\because \log 0.5 = - 0.30} \right) \\
\end{align} $
次に、陰イオンの濃度を比較する。
$\begin{align}
{K_2} = \dfrac{{\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right]\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}}{{\left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right]}} &= 5.0 \times {10^{ - 11}}\;\left[ {{\text{mol}}/{\text{L}}} \right] \\
\dfrac{{5.0 \times {{10}^{ - 9}} \times \left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}}{{\left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right]}} &= 5.0 \times {10^{ - 11}} \\
\dfrac{{\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}}{{\left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right]}} &= 1.0 \times {10^{ - 2}} \\
\therefore \left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right] &\gg \left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right] \\
\end{align} $
そして、電荷均衡の式を立てる。
そのまま、炭酸水素カルシウムの溶解度を求める。
$\begin{align}
2\left[ {{\text{C}}{{\text{a}}^{2 + }}} \right] &= \left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right] + \bcancel{{2\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}} \\
&\simeq \left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right]\quad \left( {\because \left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right] \gg \left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]} \right) \\
&\simeq \dfrac{{\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right]\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}}{{{K_2}}}\quad \left( {\because {K_2} = \dfrac{{\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right]\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]}}{{\left[ {{\text{HCO}}_3^ - } \right]}}} \right) \\
&\simeq \dfrac{{\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right] \times \dfrac{{{K_{{\text{sp}}}}}}{{\left[ {{\text{C}}{{\text{a}}^{2 + }}} \right]}}}}{{{K_2}}}\quad \left( {\because {K_{{\text{sp}}}} = \left[ {{\text{C}}{{\text{a}}^{2 + }}} \right]\left[ {{\text{CO}}_3^{2 - }} \right]} \right) \\
{\left[ {{\text{C}}{{\text{a}}^{2 + }}} \right]^2} &\simeq \dfrac{{{K_{{\text{sp}}}}\left[ {{{\text{H}}^ + }} \right]}}{{2{K_2}}} \\
\left[ {{\text{C}}{{\text{a}}^{2 + }}} \right] &\simeq \sqrt {\dfrac{{5.0 \times {{10}^{ - 9}}\;\left[ {{\text{mo}}{{\text{l}}^2}/{{\text{L}}^2}} \right] \times 5.0 \times {{10}^{ - 9}}\;\left[ {{\text{mol}}/{\text{L}}} \right]}}{{2 \times 5.0 \times {{10}^{ - 11}}\;\left[ {{\text{mol}}/{\text{L}}} \right]}}} \\
&\simeq 5.0 \times {10^{ - 4}}\;\left[ {{\text{mol}}/{\text{L}}} \right] \\
\end{align} $
したがって、正解は（あ）。
問ウ
塩化物イオン濃度を求める手法に関する問題。
モール法が使用できない理由を考える。
それは望ましくない反応が起きるからと考えるのが自然である。
「溶液には硫化物イオンが含まれており、硝酸銀水溶液と反応して硫化銀が生成してしまうから」
問エ
『ヨウ素酸カリウムとヨウ化カリウムの塩酸酸性水溶液』に関する問題。
ヨウ素生成の反応式を考える。
ヨウ素酸カリウムの化学式は与えられているものを用いればよい。
${\text{KI}}{{\text{O}}_{\text{3}}} + 5{\text{KI}} + 6{\text{HCl}} \to 6{\text{KCl}} + 3{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} + {{\text{I}}_{\text{2}}}$
問オ
二酸化硫黄とヨウ素の反応に関する問題。
まず、二酸化硫黄が水に溶けて亜硫酸を生じる反応を書く。
${\text{S}}{{\text{O}}_{\text{2}}} + {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \to {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{S}}{{\text{O}}_{\text{3}}}$
次に、亜硫酸とヨウ素が反応して硫酸が生成する反応を考える。
酸化還元反応なので、半反応式をふたつ立ててあわせればよい。
$\left\{ \begin{align}
&\mathop {\underline {\text{S}} }\limits_{ + 4} {\text{O}}_3^{2 - } + {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \to \mathop {\underline {\text{S}} }\limits_{ + 6} {\text{O}}_4^{2 - } + 2{{\text{H}}^ + } + 2{{\text{e}}^ - } \\
&\mathop {{{\underline {\text{I}} }_2}}\limits_{ \pm 0} + 2{{\text{e}}^ - } \to 2\mathop {\underline {{{\text{I}}^ - }} }\limits_{ - 1} \\
\end{align} \right.$
${{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{S}}{{\text{O}}_{\text{3}}} + {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} + {{\text{I}}_{\text{2}}} \to {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{S}}{{\text{O}}_{\text{4}}} + 2{\text{HI}}$
問カ
単体のヨウ素を用いて、単体の硫黄や亜硫酸を生成する反応の問題。
まず、単体の硫黄を生成する平衡反応を考える。
酸化還元反応なので、半反応式を考えてから導き出せばよい。
$\left\{ \begin{align}
\mathop {\underline {{{\text{S}}^{2 - }}} }\limits_{ - 2} \to \mathop {\underline {\text{S}} }\limits_{ \pm 0} + 2{{\text{e}}^ - } \\
\mathop {{{\underline {\text{I}} }_2}}\limits_{ \pm 0} + 2{{\text{e}}^ - } \to 2\mathop {\underline {{{\text{I}}^ - }} }\limits_{ - 1} \\
\end{align} \right.$
${{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{S}} + {{\text{I}}_2} \rightleftarrows {\text{S}} + 2{\text{HI}}$
次に、亜硫酸が生成する平衡反応を考える。
これも同様に、半反応式から考える。
$\left\{ \begin{align}
&\mathop {\underline {\text{S}} }\limits_{ \pm 0} + 3{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \to \mathop {\underline {\text{S}} }\limits_{ + 4} {\text{O}}_3^{2 - } + 6{{\text{H}}^ + } + 4{{\text{e}}^ - } \\
&\mathop {{{\underline {\text{I}} }_2}}\limits_{ \pm 0} + 2{{\text{e}}^ - } \to 2\mathop {\underline {{{\text{I}}^ - }} }\limits_{ - 1} \\
\end{align} \right.$
${\text{S}} + 3{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} + 2{{\text{I}}_{\text{2}}} \rightleftarrows {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{S}}{{\text{O}}_{\text{3}}} + 4{\text{HI}}$
最後に、実際には両方の反応で単体の硫黄が生成する理由を記述する。
平衡がその方向に傾く理由を考えればよい。
「生成した硫黄は水に溶けにくく、沈殿として反応の系から出ていく。するとルシャトリエの原理により、硫黄生成の方向に平衡が移動する」
問キ
水と硫化水素の類似性についての問題。
まず、亜硫酸イオンの電子式を図示する。
硫黄も酸素も価電子は6つで、さらに2つ与えられている（合計26個）。
そして、各原子の周囲に電子を8つずつ配置するとよい（オクテット則）。
次に、そこから立体構造を推定する。
問題文から、各原子と電子対をバランスよく配置すればいいとわかる。
最後に、この構造を推定した理由を記述する。
「中心の硫黄原子には、共有電子対が3組と非共有電子対が1組存在する。それらの反発を最小となるように考えると、各電子対は正四面体の中央から各頂点方向に配置することになる。したがって、亜硫酸イオンはアンモニア分子と同様に、三角錐型の構造となると推定できる」
問ク
水素結合のドナー・アクセプターに関する導入問題。
式（3）の平衡定数を表す。
問題文で与えられた記号を代入していけばよい。
$\begin{align}
K &= \dfrac{{\left[ {{\text{G}} \cdot {\text{Q}}} \right]\left[ {{\text{W}} \cdot {\text{W}}} \right]}}{{\left[ {{\text{G}} \cdot {\text{W}}} \right]\left[ {{\text{W}} \cdot {\text{Q}}} \right]}} \\
&= \dfrac{{{K_{{\text{GQ}}}}\left[ {\text{G}} \right]\left[ {\text{Q}} \right] \times {K_{{\text{WW}}}}\left[ {\text{W}} \right]\left[ {\text{W}} \right]}}{{{K_{{\text{GW}}}}\left[ {\text{G}} \right]\left[ {\text{W}} \right] \times {K_{{\text{WQ}}}}\left[ {\text{W}} \right]\left[ {\text{Q}} \right]}} \\
&= \dfrac{{{K_{{\text{GQ}}}}{K_{{\text{WW}}}}}}{{{K_{{\text{GW}}}}{K_{{\text{WQ}}}}}} \\
\end{align} $
問ケ
平衡が偏る条件を考える問題。
式（3）の平衡が右に偏る条件から、先程導出した式を変形させていく。
$\begin{align}
K &> 1 \\
\log \dfrac{{{K_{{\text{GQ}}}}{K_{{\text{WW}}}}}}{{{K_{{\text{GW}}}}{K_{{\text{WQ}}}}}} &> 0 \\
\left( {\log {K_{{\text{GQ}}}} + \log {K_{{\text{WW}}}}} \right) - \left( {\log {K_{{\text{GW}}}} + \log {K_{{\text{WQ}}}}} \right) &> 0 \\
\left( {{\alpha _{\text{G}}}{\beta _{\text{Q}}} + {\alpha _{\text{W}}}{\beta _{\text{W}}}} \right) - \left( {{\alpha _{\text{G}}}{\beta _{\text{W}}} + {\alpha _{\text{W}}}{\beta _{\text{Q}}}} \right) &> 0 \\
\left( {{\alpha _{\text{G}}} - {\alpha _{\text{W}}}} \right)\left( {{\beta _{\text{W}}} - {\beta _{\text{Q}}}} \right) &> 0 \\
\end{align} $
$\therefore \;\left\{ \begin{gathered}
{\alpha _{\text{G}}} - {\alpha _{\text{W}}} > 0 \hfill \\
{\beta _{\text{W}}} - {\beta _{\text{Q}}} > 0 \hfill \\
\end{gathered} \right.\quad {\text{or}}\quad \left\{ \begin{gathered}
{\alpha _{\text{G}}} - {\alpha _{\text{W}}} < 0 \hfill \\
{\beta _{\text{W}}} - {\beta _{\text{Q}}} < 0 \hfill \\
\end{gathered} \right.$
前者こそ条件1であり、後者こそ条件2である。
以上より、題意は示された。
問コ
複合体形成の駆動力を考える問題。
それぞれの条件式が示す意味を記述すればよい。
条件1のとき。
「GとQの間に生じる静電気力が、GおよびQとWの間に生じるものより大きいため、G・Qが優先的に生成する」
条件2のとき。
「W間に生じる静電気力が強く、W・Wが優先的に形成する。その結果、余ったGとQがG・Qを生成できる」
問サ
問ク～コを拡張する問題。
界面活性剤は、親水部が水と結びつく。
疎水部は水とは結びつかず、疎水部同士でまとまっている状態である。
したがって、GもQも疎水部（き）に相当する。
これは問題文の、GとQの間に水素結合が形成しない場合という文言とも一致する。
そして、条件2が成立している。
その理由は、「親水部が強い電荷を持っており、弱い疎水部より水と優先的に結びつくから」
 
| | 2025/03/18 12:00｜大学受験化学｜TB：0｜CM：0｜▲
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