平成24年度（2012年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 炭素数8個の炭化水素化合物Aを酸性条件下で過マンガン酸カリウムによって酸化したとき、二酸化炭素とヘプタン酸が得られた。Aとして最も適切なものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 次の反応のうち、生成物が誤っているものはどれか。 → 問3 有機化学及び燃料 アセトアルデヒドに低温で少量の水酸化ナトリウムの希釈水溶液を加えると3－ヒドロキシブチルアルデヒドが生成し、このアルデヒドを加熱すると分子内脱水反応が進行してクロトンアルデヒドが得られる。この反応は次のうちどれか。 → 問4 有機化学及び燃料 S N 2反応に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 糖に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。 → 問6 有機化学及び燃料 次の5つの化学種のうち、芳香族性を示すものはいくつあるか。 → 問7 有機化学及び燃料 新燃料に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問8 有機化学及び燃料 発熱量に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問9 有機化学及び燃料 次のうち、原油の常圧蒸留工程で留分として得られないものはどれか。 → 問10 有機化学及び燃料 石油燃料に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問11 有機化学及び燃料 潤滑油に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問12 有機化学及び燃料 石炭に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問13 高分子化学 ナイロン66の融点（267℃）は、ポリエチレンの融点（136.5℃）に比べ高い。ナイロン66及びポリエチレンの融解エンタルピーは、それぞれ、188 Jg -1 、276 Jg -1 である。また、融点T m では融解エンタルピーΔH m 及び融解エントロピーΔS m と以下の式で関係づけられる。 $$ T_{m} = \Delta H_{m} / \Delta S_{m}$$ 以上のことを考慮して、ナイロン及びポリエチレンの融点に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問14 高分子化学 次の記述の【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。 高分子鎖上に多くの解離基をもつものを【 A 】と呼ぶ。【 A 】は水中で解離基が一部又は全部解離すると、多数の電荷をもつ巨大な【 B 】と低分子イオンを生じる。低分子イオンは【 C 】と呼ばれ、【 B 】とは反対符号の電荷をもつ。【 B 】はスルホナートイオンやカルボキシラートイオンなどをもつ【 D 】、第四級アンモニウム基などを有する【 E 】などに分類される。 → 問15 高分子化学 次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。 下図は時間 t 0 における十分に分子量が大きい非晶性高分子固体の引張緩和弾性率E（t 0 ）の温度依存性の模式図である。【 A 】では高分子のミクロブラウン運動は凍結し、弾性率は1～数GPaの値となる。温度が上昇すると凍結されていた分子鎖のミクロブラウン運動が開始し、【 B 】へ到達する。 【 A 】から 【 B 】への変化が【 C 】である。さらに温度が上昇すると弾性率が数MPa程度で温度に依存しない【 D 】となる。さらに温度が上昇すると高分子鎖の絡み合いがほぐれ、分子鎖が激しく運動し、弾性率も低下する【 E 】となる。 → 問16 高分子化学 エンプラ（エンジニアリングプラスチック）などの機能性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) エンプラは、通常100℃以上の温度に耐えることができ、強度も高いプラスチックのことである。 (B) 芳香族ポリアミド（アラミド）は、脂肪族ポリアミド（例えばナイロン66）よりも耐熱性が高く、高強度であるが、プラスチック成形加工しにくい。 (C) 代表的なアラミドとして、イソフタル酸ジクロリド（ m －フタル酸ジクロリド）と m －フェニレンジアミンから合成されるケブラー（デュポン社の登録商標）がある。 (D) ポリカルボナート（ポリカーボネート）は、ホスゲンとビスフェノールAから合成でき、耐衝撃性、寸法安定性に優れたエンプラである。 (E) ポリブチレンテレフタラートは、ポリエチレンテレフタラートより寸法安定性が劣り、結晶化速度が遅いため成形性も悪い。 → 問17 高分子化学 合成高分子は多分散性なので、その分子量は測定法により異なる平均分子量として求められる。次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。 数平均分子量は【 A 】法で、重量平均分子量は【 B 】法で求められる。また、z平均分子量と粘度平均分子量は、それぞれ【 C 】法と【 D 】法で測定される。近年盛んに用いられる【 V 】法は、絶対法ではないが平均分子量のみならず、分子量分布も同時に容易に求められる。 → 問18 高分子化学 次の高分子のうち、生分解性高分子に該当しないものはどれか。 → 問19 無機化学及びセラミックス 次の電池のうち、二次電池でないものはどれか。 → 問20 無機化学及びセラミックス a～eの記述において、それぞれ【 】内の語句A、Bから適切なものを選び、組み合わせたものはどれか。 【A：α－アルミナ、B：β－アルミナ】はナトリウム硫黄二次電池の電解質に用いられる。 酸化亜鉛はセンサやバリスタだけでなく、【A：黒色、B：白色】顔料として用いられる。 黒鉛は中性子に対する散乱断面積が【A：大きい、B：小さい】ため、原子炉の減速材に用いられる。 【A：チタン、B：チタニア】は光触媒作用を利用して環境汚染物質の分解、殺菌などに用いられる。 【A：無水石膏、B：二水石膏】はポルトランドセメントの凝結調節剤として用いられる。 → 問21 無機化学及びセラミックス 金属酸化物には酸性酸化物、塩基性酸化物、及び両性酸化物があるが、次の酸化物のうち酸性酸化物はどれか。 → 問22 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。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、最も不適切なものはどれか。 → 問23 無機化学及びセラミックス 次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。 SiやGeは共有結合性の結晶であり、【 A 】構造と呼ばれる結晶構造をもつ。これらの原子は、最外殻にある電子が隣接する原子と【 B 】混成軌道を形成して結合する。一方、炭素原子は【 C 】混成軌道を形成して、炭素六員環がつくられる。炭素六員環が積み重なっているグラファイトの構造において、上下の層を結び付けているのは【 D 】である。通常、隣接する層において、炭素六員環の面内の相対位置は【 E 】である。 → 問24 無機化学及びセラミックス セラミックス絶縁性材料に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問25 無機化学及びセラミックス 次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。 電解質に【 A 】を用いた車載用の酸素センサにおいて、電解質の両端に【 B 】を取り付けて酸素濃淡電池を構成し、【 C 】に基づいて両電極側の酸素分圧の【 D 】に応じた【 E 】をセンサ信号とする。 → 問26 化学プロセス 蒸留に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問27 化学プロセス 3成分（A、B、C）の液液平衡関係を表すのに、下図のような二等辺直角三角図を用いた。図中、頂点A、B、Cは各純成分を表し、辺AB、BC上の目盛は質量分率である。次の記述のうち誤っているものはどれか。 → 問28 化学プロセス ジエチルエーテル中、アセトアルデヒド（CH 3 CHO、分子量44）88 gを水素化アルミニウムリチウム（LiAlH 4 、分子量38）と反応させ、次に、酸性条件下、加水分解すると、92 gのエタノール（C 2 H 5 OH、分子量46）が得られた。この反応で理論上必要な水素化アルミニウムリチウムの量はいくらか。 → 問29 化学プロセス 次のように、トラック輸送を鉄道輸送に転換した場合のCO 2 削減率として、最も近い値はどれか。 発地A、着地B、発地側積み替え駅A1、着地側積み替え駅B1 年間貨物量：5,000 t 現状輸送経路：A－（トラック500 km）→ B 転換後輸送経路：A－（トラック45 km）→ A1－（鉄道450 km）→ B1－（トラック50 km）→ B 鉄道のCO 2 排出原単位：21 g CO 2 t -1 km -1 トラックのCO 2 排出原単位を以下の条件をもとに計算せよ。 トラックの燃料消費原単位は、56 g燃料 t -1 km -1 とする。 トラック用燃料の成分は、C 17 H 34 とする。 燃料は完全燃焼する。 C、H、Oの原子量は、それぞれ12、1、16とする。 → 問30 化学プロセス 分子量が100,000、200,000、300,000の高分子がそれぞれ1個、2個、3個存在する場合の重量平均分子量は、次のどの範囲にあるか。 → 問31 化学プロセス 一般的に撹拌所要動力PはP=N p ρn 3 d 5 （N p ：動力数、ρ：液密度、n：回転数、d：翼径）で表示される。今、図Aの1m 3 撹拌槽を基に相似形として図Bのとおりにスケールアップした。図Aの撹拌槽における撹拌所要動力は撹拌回転数150 rpmのとき、0.75kWであった。スケールアップ槽撹拌翼の回転数を50 rpmとしたとき、スケールアップ槽撹拌機の撹拌所要動力として最も近い値はどれか。 ただし、N p は一定とし、撹拌機減速機、及びシール部等の機械的な消費動力は考慮しないものとする。 → 問32 化学プロセス 反応物濃度をCとしたとき、反応速度がdC/dt=-kC（k：反応速度定数、t：時間）で示される反応において、その反応物の溶液が入った回分反応槽で、30分間の反応によって、その50%が反応した。この反応物の最終反応率を99%としたとき1回の操作にかかる時間、すなわち1サイクルの時間として最も近い値はどれか。 ただし、回分反応槽への原料仕込み、及び製品の取出しに合計1時間要するものとする。 なお、log2=0.693、log100=4.605とする。 → 問33 化学プロセス 酸素ガスと窒素ガスの混合気体を303 Kの水に通気したときに水溶液中の酸素濃度が20質量ppmとなった。混合ガス中の酸素濃度として最も近い値はどれか。 なお、P A =HC A （P A ：平衡ガス分圧/Pa、H：ヘンリー定数/Pa m 3 mol -1 、C A ：ガスAの溶解度/mol m -3 ）、酸素ガスの303 Kでのヘンリー定数Hは8.66×10 4 Pa m 3 mol -1 とする。 また、水の分子量は18、酸素の分子量は32、混合気体の圧力は1.013×10 5 Paとする。 → 問34 化学プロセス 圧縮空気供給装置の付属設備として図に示す容量V m 3 のバッファータンクがある。この圧縮空気供給装置は、バッファータンクに2 m 3 min -1 （標準状態）の空気を293 K、0.9 MPaで連続供給することができる。この圧縮空気を4 m 3 min -1 （標準状態）で5分間使用した場合、使用終了時にはタンク内の圧力が0.9 MPaから0.7 MPaまで低下する。本設備のバッファータンクの容量Vとして最も近い値はどれか。 ただし、バッファータンク内の温度は293 K一定とし、標準状態とは温度273 K、1.013×10 5 Paである。また、空気は理想気体とし、状態方程式PV=nRTに従うものとする。なお、Pは圧力、Vは体積、nはモル数、Tは絶対温度を示す。気体定数Rは8.314 J mol -1 K -1 =8.314×10 -3 m 3 MPa kmol -1 K -1 とする。 → 問35 化学プロセス 下図のように、2 m 3 のジャケット付撹拌槽に水温T Kの水を2 m 3 仕込み、0.25 MPaの飽和スチームで加熱した。ジャケットから排出されたスチームドレンは30分間で、150 Lであった。このとき、槽内の水温の上昇分として、最も近い値はどれか。 ただし、水の比熱は4,187 J kg -1 K -1 、水の密度は1,000 kg m -3 とする。また、圧力に対するH L （飽和水の比エンタルピー）、及びH g （飽和スチームの比エンタルピー）は下表のとおりとする。なお、槽の昇温、放熱、トラップ等での熱損失は考慮しないものとする。 圧力/kPa H L /kJ kg -1 H g /kJ kg -1 100 417 2,675 150 467 2,693 200 505 2,706 250 535 2,717 300 561 2,725 →