平成25年度（2013年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 ラジカルに関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 ベンゼンの反応に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。特に断りのない限り、反応は常圧下で行われるものとする。 → 問3 有機化学及び燃料 ベンズアルデヒドと濃水酸化ナトリウム水溶液を反応させたら、ベンジルアルコールと安息香酸のナトリウム塩が生成した。この反応の正しい名称はどれか。 → 問4 有機化学及び燃料 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。 有用なケトンであるシクロヘキサノンは、水素化ホウ素ナトリウムと反応して【 A 】に、また、【 B 】で処理してアジピン酸（ヘキサン二酸）へと容易に変換できる。また、ヒドロキシルアミンとシクロヘキサノンの脱水縮合で得られる【 C 】化合物は、【 D 】転位反応を経由して、ポリアミド6（ナイロン6）の原料である【 E 】を与えることが知られている。 → 問5 有機化学及び燃料 有機溶媒に関する次の（A）～（E）の記述の正誤について、最も適切な組合せはどれか。 (A) クロロホルム10 mLと水10 mLとをよく振り混ぜた後に静置すると、クロロホルムは下層として分離する。 (B) ベンゼンはトルエンより分子量は小さいが、トルエンの融点が-95℃であるのに対して、ベンゼンの融点は5.5℃と高い。 (C) 20%の水を含むトルエンを常圧で単蒸留すると、まず水が留出し、ついで沸点110.6℃のトルエンが留出する。 (D) ジエチルエーテル10 mLと水10 mLをよく振り混ぜた後に静置すると、ジエチルエーテルは上層として分離する。 (E) アセトン10 mLと水10 mLとをよく振り混ぜた後に静置すると、アセトンは下層として分離する。 → 問6 有機化学及び燃料 化学反応に関する次の（A）～（E）の記述のうち、誤っているものの組合せはどれか。 (A) Diels-Alder反応は典型的な［4+2］環化付加反応である。 (B) 1－ブロモ－2－フェニルエタンの塩基によるE2反応は、炭素－臭素結合の自発的開裂から始まる。 (C) アルドール反応は塩基触媒存在下の反応が一般的であるが、酸触媒でも進行する。 (D) 一般にキラルなハロゲン化アルキルを基質とするS N 2反応は、第三級ハロゲン化アルキルよりも第二級のほうが進行しやすく、ラセミ体の生成物を与える。 (E) Michael付加反応の基質は、α, β－不飽利カルボニル化合物である。 → 問7 有機化学及び燃料 次の（A）～（E）の化合物の紫外・可視吸収スペクトルを測定したとき、λ max の値が最も大きいものと最も小さいものの組合せはどれか。 → 問8 有機化学及び燃料 一次エネルギーとして分類されないものはどれか。 → 問9 有機化学及び燃料 石油（原油を含む）の組成に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問10 有機化学及び燃料 石油精製業で利用されているアルキル化法とその生産物であるアルキレート（alkylate）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 ジェット燃料油（航空タービン燃料油）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 潤滑油は、使用目的に合わせて基油に添加剤を調合して製造される。添加剤の1つである粘度指数向上剤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 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14 高分子化学 重縮合及び重付加により得られる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) ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の重縮合により得られるポリアミドはデュポン社によりナイロンと命名され、現在でも代表的な合成繊維として広く使われている。 (B) エチレングリコールとテレフタル酸の重付加により合成されるポリエステルはPETと呼ばれ、合成繊維や飲料容器として広く使われている。 (C) ビスフェノールAとホスゲンの重縮合で合成されるポリエステルの一種であるボリカーボネートは、加工性も耐熱性もよく、コンパクトディスクなどに広く用いられている。 (D) アルコールとイソシアナート類から重合されるポリウレタンは、典型的な重付加により合成される高分子である。 (E) ポリアミドのアミド結合間が芳香環であるアラミドは、ナイロンなどの一般のポリアミドに比べ、耐熱性が低く、引張強度も弱い。 → 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。 一方の末端が有機酸でもう一方の末端がアルコールである2官能性のモノマーが、重合する過程を考える。反応前の系の分子数をN 0 とすると、重合が進行し反応度がpとなった時点の系中の分子数Nは、【 A 】となる。このとき数平均重合度P n はN 0 /Nで表されるから、反応度pを用いてP n =【 B 】となる。反応度pは、有機酸がアルコールと反応し結合を形成する確率とも考えられる。n量体分子が形成される確率は、n-1回有機酸とアルコールが反応し、最後のn回目は反応しなかった確率の積で表されるからp n-1 ×（1-p）となる。したがって、反応度がpの時点でのn量体の分子数をN n とすると、N n =【 C 】となる。ここで、N=【 A 】の関係を用いた。n量体の重量分率w n はnN n /N 0 であるから、w n =【 D 】となる。この分布は【 E 】と呼ばれる。 → 問16 高分子化学 ポリマーの立体規則性に関する次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして、最も適切なものはどれか。 プロピレンの重合により得られるポリマーの主鎖を平面ジグザグ構造で考えると、メチル基が同じ側にくる【 A 】ポリマー、メチル基が交互に逆側にくる【 B 】ポリマー、メチル基の配列に規則性がない【 C 】ポリマーの3種類の可能性がある。このうち、プロピレンから立体規則性の高い【 A 】ポリマーが【 D 】触媒により初めて合成された。【 D 】触媒の多くは不均一系触媒であったが、均一系触媒である【 E 】触媒がその後開発され、オレフィン類の重合及び共重合において分子量分布や分岐の制御も可能になった。 → 問17 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、最も適切なものはどれか。 → 問19 無機化学及びセラミックス 電気分解に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問20 無機化学及びセラミックス 炭素同素体に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問21 無機化学及びセラミックス 水素に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問22 無機化学及びセラミックス 酸化チタンに関する記述として、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 フォトルミネッセンスに関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問24 無機化学及びセラミックス セラミックス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 次の記述中の物質A、B、Cに対する（ア）、（イ）、（ウ）の説明の組合せとして、最も適切なものはどれか。 単体のカルシウムに水を作用させて生成した物質をAとする。この物質Aに二酸化炭素を吸収させて生成した物質をBとする。さらに物質Aあるいは物質Bを加熱して得られる固体物質をCとする。 （ア）乾燥剤や発熱剤として用いられている。 （イ）石灰岩や大理石として天然に産出する。 （ウ）炭酸水素カルシウムの水溶液を加熱すると、沈殿物として生成する。 → 問26 化学プロセス A→Bの反応は、発熱的に進行する液相均一反応であり、反応速度は成分Ａの濃度の一次として、次式のように表される。 このとき、図1、図2に示す反応器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 実在気体に関する次の記述の下線部のうち、最も不適切なものはどれか。 実在気体のPV線図（横軸：体積V、縦軸：圧力P）において、高温での等温線は理想気体における ①ボイルの法則 からほんの少しずれるに過ぎない。ある温度以下で温度一定のまま圧縮すると、ある圧力で気体は凝縮して液体を生じ始め、体積が減少していく。すべての気体が液体になるまで圧力は一定のままであり、このときの圧力はこの温度における ②平衡蒸気圧 である。つまり、液体を生じ始め、気体すべてが液体になるまでの領域は、気液2相が平衡を保っている領域であり、この間圧力が一定であることは、ギブスが導出した ③相律 から ④自由度（可変度）0 として説明できる。 気液2相領域の頂点と接する等温線の温度を臨界温度といい、液化させるためには温度を ⑤臨界温度以下 にする必要がある。 → 問28 化学プロセス 100 kPa、27℃の空気で充満されている100 m 3 の密閉した室内で、純度100%の硫黄96 gを完全燃焼させた。室内の二酸化硫黄濃度の増加に最も近い値はどれか。 ただし、気体定数R＝8.3 m 3 Pa 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 結晶の融点は、融解エントロピーΔS m に反比例するので、融解エントロピーによって、高分子結晶の融点の高低を推定することができる。振動のエントロピーは結晶と液体とで差は小さく無視することにし、コンフォーメーションのエントロピーのみを考慮して、ポリエチレン結晶中のメチレン基1 mol当たりの融解エントロピーの計算値として最も近い値はどれか。 なお、ポリエチレン分子鎖のコンフォーメーションは結晶中では全てトランス（\( T \)）であり、液体中ではトランス、ゴーシュ（\( G \)）、ゴーシュバー（\( \bar{G} \)）の3種の立体配座が等確率で存在すると仮定せよ。必要であれば、以下の式、及び値を用いよ。 Boltzmannの式 S m =RlogW ここでS m ：モルエントロピー、R：気体定数、W：取りうる場合の数 log1=0、log3=1.10、log5=1.61、log10=2.30、R=8.31 J K -1 mol -1 → 問30 化学プロセス ポリアミド66（ナイロン66）の熱分析により、平衡融点267℃、及び融解のエンタルピー188 J g -1 を得た。この相転移のエントロピーとして最も近い値はどれか。 → 問31 化学プロセス 体積10.00 cm 3 のある物体を空気中で秤量すると23.086 gとなった。同じ物体を密度未知の液体中で秤量すると7.516 gとなった。空気密度を0.0012 g cm -3 とすると、密度未知の液体の密度に最も近い値はどれか。 → 問32 化学プロセス ベンゼン70 mol%－トルエン30 mol%の混合液を85 kmol h -1 で供給し、連続精留を行う。軽質成分は、塔頂からの留出液として98 mol%、塔底からの缶出液として3 mol%の液を製品として得る場合、留出液量に最も近い値はどれか。 ただし、ベンゼンとトルエンの標準沸点をそれぞれ353.2 K、383.8 Kとする。 → 問33 化学プロセス 40Aの鋼管（内径42 mm）で冷却水の配管を行った。この配管内を10 m 3 h -1 で冷却水を流した場合、1,000 m当たりの圧力損失に最も近い値はどれか。 なお、エルボ、バルブ等での圧力損失は考慮しないものとする。 また、圧力損失ΔP=4f(ρu a 2 /2)(L/D) Pa、配管摩擦係数f=0.005、水の密度ρ=1,000 kg m -3 とする。 u a ：管内の平均流速［m s -1 ］、L：配管の長さ［m］、D：配管の内径［m］ → 問34 化学プロセス 撹拌動力Pと無次元動力数N p はN p =P/(ρn 3 D 5 )で相関される。ある混合槽において1.5 kWのモーター付きで、200 rpmまで回転数を上げることができる撹拌機が付いている。この撹拌機の動力を2.2 kWに替えた場合、回転数の上限として最も近い値はどれか。 ただし、N p =6とする。 なお、ρ：液密度［kg m -3 ］、n：回転数［s -1 ］、D：羽径［m］である。 → 問35 化学プロセス 向流式二重熱交換器を用いて、85℃の高温流体を質量流量5 kg s -1 の割合で流し、45℃まで冷却したい。35℃の冷却水を用いた場合、冷水の最小所要流量として最も近い値はどれか。 なお、高温流体の比熱は2.09×10 3 J kg -1 K -1 、冷却水の比熱は4.18×10 3 J kg -1 K -1 とする。 →