平成23年度（2011年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 核磁気共鳴（NMR）スペクトルに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 フェノール類に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問3 有機化学及び燃料 テルペノイドに関する次の記述の、【 】に入る語句の組み合せとして、正しいものはどれか。 植物から得られる精油は主にテルペノイドと呼ばれる化合物の混合物から成っている。この精油から単離される化合物は炭素数５個の【 A 】が構成単位となっている。【 B 】は精油の中から大量に見つかった一群の炭素数【 C 】の炭化水素化合物の名称である。テルペノイドは、分子中にカルボニル基やヒドロキシ基などの官能基を持つ誘導体も含む総称である。 テルペノイドは生体内で重要な役割を果たしているものが多い。例えば、β－カロテン（β－カロチンともいう）は、植物の持つ【 D 】色素でビタミンAの生物学的前駆体であり、分解生成物レチノールは生体内で【 E 】に関する重要な役割を果たす物質11－cis－レチナールに誘導される。 → 問4 有機化学及び燃料 シクロアルケンの反応に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 ラジカルに関する次の記述のうち、正しいものはどれか。 → 問6 有機化学及び燃料 次の表は、目的化合物と、ケトン類を出発原料とする合成方法を示している。目的化合物の合成を達成できないものはどれか。 → 問7 有機化学及び燃料 水酸化ナトリウム存在下のアセトアルデヒド（CH 3 CHO）とプロピオンアルデヒド（CH 3 CH 2 CHO) との混合アルドール反応で、予想される生成物は何種類になるか。ただし、アルドール反応はエノラートのカルボニル基への付加段階で反応が停止し、脱水 が起きていないものとする。また、立体異性体はすべて個別の生成物とする。 → 問8 有機化学及び燃料 下図は米国、イギリス、中国、ドイツ、日本、フランス、及びロシアの一次エネルギー総供給量をエネルギー源別構成比で表したものである。この図において、日本の一次 エネルギー構成比は、A～Eのうちどれか。 → 問9 有機化学及び燃料 石油の物性に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問10 有機化学及び燃料 石油の精製プロセスに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問11 有機化学及び燃料 石油製品に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問12 有機化学及び燃料 潤滑油に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問13 有機化学及び燃料 石炭に関する次の記述のうち、誤っているものどれか。 → 問14 高分子化学 次のA～Eの試薬を用いた重縮合・重付加のうち、ポリ尿素が得られるものとポリイミドが得られるものの組合せはどれか。 (A) ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸 (B) ヘキサメチレンジアミンとヘキサメチレンジイソシアナート (C) テトラメチレングリコールとヘキサメチレンジイソシアナート (D) p -フェニレンジアミンと無水ピロメリット酸 (E) p -フェニレンジアミンとテレフタル酸ジクロリド → 問15 高分子化学 2種のビニルモノマー（M 1 とM 2 ）間のラジカル共重合における下記の成長反応（1）～（4）の成長速度定数をそれぞれk 11 、k 12 、k 21 、k 22 とする。重合初期に得られる共重合体組成（d[M 1 ] / d [M 2 ]）は、仕込みモノマー組成（[M 1 ] / [M 2 ]）とモノマー反応性比（r 1 = k 11 / k 12 、r 2 = k 22 / k 21 ）を用いて式（5）で表される。ただし、[M 1 ]、[M 2 ] はモノマー濃度である。 下図の共重合組成曲線のうち、曲線Cは、仕込みモノマー組成（[M 1 ] / [M 2 ]）が非常に小さい（グラフの左端寄り）ときは共重合体組成（d[M 1 ] / d [M 2 ]）が仕込みモノマー組成より大きく、逆に仕込みモノマー組成（[M 1 ] / [M 2 ]）が非常に大きい（グラフ右端寄り）ときは共重合体組成が仕込みモノマー組成より小さいことを示しており、式（5）を近似すればr 1 ＜ 1、r 2 ＜ 1 であることがわかる。 曲線Aの場合のモノマー反応性比として適切なものはどれか。 → 問16 高分子化学 ポリエチレンに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問17 高分子化学 結晶化度0%のポリエチレンテレフタラート（PET）を室温から280℃まで、一定速度で昇温させた場合の示差走査熱量（DSC）測定結果（下図参照）に関する次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。ここで、図中のA～Eは、設問中のA〜Eに対応する。 まず、【 A 】状態のPETを室温から昇温していき、試料の温度が【 B 】に到達すると、 高分子の分子運動が増大し、【 A 】状態から【 C 】状態へ変化した。さらに昇温を続けると、発熱ピークが出現した。これは【 D 】に起因する。その後、ある温度に到達すると【 E 】による吸熱ピークが出現し、エンタルピーが急激に増加した。 → 問18 高分子化学 プラスチックや繊維と比較して、ゴムが持っている特性に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。 → 問19 高分子化学 液晶高分子に関する次のA～Eの記述のうち、誤っているものの組合せはどれか。 (A) 液晶高分子は、メソゲンのつながり方により、主鎖型、側鎖型、及び複合型に分類される。 (B) リオトロピック液晶高分子は、溶液中で液晶性を発現し、高強度ファイバーの開発に適している。 (C) ポリアリラート（ポリアリレート）の多くは融点が高いので、芳香環への置換基の導入や芳香環間への屈曲性スペーサーの導入などにより融点を低下させて、サーモトロピック液晶高分子として用いられる。 (D) 全芳香族ポリアミドは、主としてサーモトロピック液晶高分子として利用する。 (E) コンピューターやテレビの表示材料の多くはリオトロピック液晶高分子である。 → 問20 無機化学及びセラミックス 溶融塩電解に関する次の記述の、【 】に入る語句の組み合わせとして、正しいものはどれか。 イオン結晶からなる金属塩を加熱溶融すると、粘度が低く導電率の高いイオンの動き易い液体になる。適当な電極を用い電圧を加えると、イオンの移動によって電気が流れ、両極で電気化学反応が起こって金属が水溶液電解の場合と同様に析出してくる。これを利用して水溶液から電解析出させることのできない【 A 】などの金属や、【 B 】しにくい金属を電解採取したり、あるいは電解精製する製錬法を溶融塩電解という。 溶融塩電解を行ったとき各電極で発生又は析出する物質の量は、水溶液の場合と同じようにファラデーの【 C 】の法則が成り立つ。例えば、塩化マグネシウムの溶融塩を単極で電気分解する場合、電流1,000 Aを1時間流したとき電流効率が80%なら約【 D 】gのマグネシウムと約【 E 】gの塩素が得られる。（マグネシウムの原子量は24.3、塩素の原子量は35.5、ファラデー定数は9.65×10 4 C/molとする。） → 問21 無機化学及びセラミックス フッ素、塩素、臭素、ヨウ素に関する次のA～Eの記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 (A) 25℃、1 bar（10 5 Pa）ではどれも気体である。 (B) 電気陰性度はフッ素が最も小さい。 (C) フッ素と塩素は電解法で、臭素とヨウ素は塩素での酸化法で製造する。 (D) フッ素は、フッ酸として多く使用されるが、フッ酸は毒性が強く腐食性がある。 (E) どれも工業的に生産されるが、塩素の生産量が最も多い。 → 問22 無機化学及びセラミックス 薄膜形成技術の1つにPVD （物理(的)堆積法）技術がある。次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問23 無機化学及びセラミックス 次のうち、建材用コンクリートの耐久性として主要な問題となる項目に該当しないものはどれか。 → 問24 無機化学及びセラミックス 工業材料として利用されているセラミックスの大半は焼結体として使用されている。焼結法を大きく分けると無加圧焼結法と加圧焼結法に大別されるが、無加圧焼結と比べた加圧焼結の一種であるホットプレス焼結の特徴に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問25 無機化学及びセラミックス 日本のソーダ工業に関する次の記述のうち、下線部分のうち、不適切なものはどれか。 ソーダ工業は、塩を原料に、幅広い産業分野の原料・副原料、反応剤などに使われる化学薬品を製造する工業で、基礎素材産業の1つである。日本におけるソーダ工業は、塩水を電気分解して、 1 か性ソーダ（NaOH） 、 2 塩素 、 3 塩化水素 を製造する「電解ソーダ工業」と、同じく塩を原料に、 4 炭酸ガス や 5 アンモニアガス を反応させてソーダ灰を製造する「ソーダ灰工業」とから成り立っている。 電解ソーダ工業の特徴は、塩水の電気分解によって、 1 か性ソーダ（NaOH） 、 2 塩素 、 3 塩化水素 という全く性質の異なる製品が、常に一定の比率で製造されること、特に、需要分野の違う、 1 か性ソーダ（NaOH） 、 2 塩素 、両製品の需給バランスを常に考慮しながら操業することから、別名「バランス産業」とも言われている。さらに、電解ソーダ工業の主要な原料である塩と電気において、塩がすべて海外から輸入されること及び、電力が、製造コストの約3割を占めることも特徴の1つである。 → 問26 無機化学及びセラミックス 無機材料の中で電子機能や光機能の材料機能を持ったものが数多く開発されている。次の効果又は性質の名称と応用例の組合せのうち、誤っているものはどれか。 → 問27 化学プロセス 二酸化炭素の吸収分離に関する次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。 化学吸収法は、二酸化炭素を反応吸収する【 A 】などの【 B 】の溶液を用いて、二酸化炭素を分離・回収する手法である。吸収した溶液を【 C 】して二酸化炭素を分離する。 物理吸収法は、【 D 】で【 E 】やポリエチレングリコール等の吸収液に二酸化炭素を物理的に吸収させ、分離・回収する手法である。 → 問28 化学プロセス 1bar（10 5 Pa）、27℃の空気で充満されている100m³の密閉した室内で、純度100%の硫黄96gを完全燃焼させた。室内の二酸化硫黄濃度の増加（volppm）に最も近い値はどれか。ただし、気体定数R=0.083 L・bar・K -1 ・mol -1 、硫黄の原子量は32、酸素の原子量は16とし、室内の温度上昇は無視できるものとする。 → 問29 化学プロセス 水素30mol%、一酸化炭素10mol%、メタン40mol%、水蒸気20mol%からなる混合ガスを原料として、毎時200kmolを反応器に供給して以下の反応を行わせる。 CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O 反応器出口の一酸化炭素の反応率は0.8であった。この反応器出口のガスを、操作圧力0.1MPaで温度60℃まで冷却して、水蒸気を凝縮分離した。冷却器出口のガスの流量［kmol・h -1 ］はいくらか。ただし、60℃の水の蒸気圧は、0.02MPaである。 → 問30 化学プロセス 2種類の材料から構成される炉壁がある。内側は厚さb 1 =10 mmの耐火レンガで熱伝導率はk 1 =0.90 W・m -1 ・K -1 、外側は厚さb 2 =20mmの断熱レンガで熱伝導率はk 2 =0.12 W・m -1 ・K -1 である。炉壁の内外表面温度がそれぞれT 1 =1,200 K, T 3 =350 Kの場合、レンガの接触面温度T 2 に最も近いものは次のうちどれか。 → 問31 化学プロセス 深さ1mの容器に水が満液にしてある。容器の側面の深さ90 cmのところに、【 ア 】直径20 mmの孔と【 イ 】直径10 mmの孔があいている。また、深さ45 cmのところに、【 ウ 】直径20 mmの孔と【 エ 】直径10 mmの孔があいている。次のA～Dの記述のうち、誤っているものの組合せはどれか。 ただし、孔からの流速はトリチェリーの定理 \( u=\sqrt{2gh}\) が成り立つとする。uは流速、hは液深さ、gは重力の加速度である。 (A) 【 ア 】と【 イ 】では、ほぼ同じ流速である。 (B) 【 イ 】と【 ウ 】では、ほぼ同じ流量である。 (C) レイノルズ数が最も大きいのは、【 ア 】である。 (D) エタノールで満液にすると、どの孔でも水のときよりも流速が遅くなる。 → 問32 化学プロセス 1次反応で崩壊するヨウ素131の半減期は8日である。ヨウ素131に基づく放射能の量が100万ベクレル（Bq）であった。放射能の量が1,000ベクレル（Bq）になるには、おおよそ何日かかるか。 ただし、log 10 2=0.301である。 → 問33 化学プロセス ジアミンとジカルボン酸から高重合度のポリアミドを合成するためには、反応度（p）を1に近づけることが必要である。また、両モノマーのモル比を正確に1：1にすることも必要であり、モル比が1：1からずれると、到達する平均重合度が低下する。言い換えれば、両モノマーの仕込みモル比を調節することにより、得られるポリアミドの平均重合度を制御することができる。モノマーAの仕込みモル量（N A ）がモノマーBの仕込みモル量（N B ）より少ない（N A ＜N B ）場合、反応度がpになったときに達し得る数平均重合度（P n ）は次式で表される。 $$ P_{n}=\frac{1+r}{2r(1-p)+(1-r)} (ただし r=N_{A}/N_{B})$$ アジピン酸をヘキサメチレンジアミンよりも0.5モル%少なく仕込んで反応度が1になるまで溶融重縮合を行った場合に達し得る数平均重合度に最も近い値はどれか。 → 問34 化学プロセス 95 ℃、1 atm（0.1013 MPa）において、ベンゼンとトルエンの混合物が気液平衡の状態になっている。ベンゼンの液相中のモル分率はおおよそいくらか。 ただし、この系の気液平衡は下記のラウールの法則に従うものとし、95℃のベンゼン、トルエンの蒸気圧はそれぞれ、1,177 mmHg（0.1569 MPa）、477 mmHg（0.0636 MPa）とする。 $$ ラウールの法則： \pi \times y_{i} = P_{i} \times x_{i}$$ π：平衡圧（全圧） xi、yi：成分iの液相、気相中のモル分率 Pi：平衡温度における成分iの蒸気圧 → 問35 化学プロセス 発電容量が5,000 kWで、圧力1.6 MPaの水蒸気を毎時10 ton発生するコジェネレーション発電装置がある。この装置は総発熱量（高位発熱量）10,700 kcal/Nm 3 の都市ガスを燃料として用い、供給ボイラー水を20 ℃で供給する。1時間当たりに必要な都市ガスの量［Nm 3 ］はおおよそいくらか。ただし、総合熱効率は73%である。また、20℃の水及び圧力1.6 MPaの水蒸気のエンタルピーはそれぞれ20 kcal/kg、667 kcal/kgとする。1 kW=860 kcal/hである。 →