平成27年度（2015年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 有機分子の共役と光の吸収に関する次の文章のうち。最も不適切なものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 1-メチルシクロペンテンから主にメチルシクロペンタノールを得る方法を下記の１）と２）に記した。また、生成物を下のA～Cに示した。方法と主生成物の組合せとして、最も適切なものはどれか。 方法１）ヒドロホウ素化と塩基性過酸化水素水による酸化 方法２）オキシ水銀化と水素化ホウ素ナトリウムによる脱水銀 → 問3 有機化学及び燃料 二分子求核置換反応では求核剤の種類によって反応速度が大きく変わることが知られている。次の求核剤（A）～（D）がメタノール中でヨードメタンと二分子求核置換反応したとき、相対反応速度の大小関係として、最も適切なものはどれか。 → 問4 有機化学及び燃料 次の安息香酸類の酸性度を水中25℃で測定したとき、pKaの値が最小のものとして、最も適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 有機反応に関する記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問6 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、最も不適切なものはどれか。 → 問7 有機化学及び燃料 次のうち、炭化水素化合物の常圧における沸点の高低関係として最も不適切なものはどれか。 → 問8 有機化学及び燃料 我が国の1次エネルギー供給構造（2013年度）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) 1次エネルギー供給に占める石油の割合は、60%台である。 (B) 1次エネルギー供給に占める天然ガスの割合は、40%台である。 (C) 1次エネルギー供給に占める石炭の割合は、20%台である。 (D) 1次エネルギー供給に占める再生可能エネルギーの割合は、20%台である。 (E) 1次エネルギー供給に占める原子力の割合は、10%以下である。 → 問9 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10 有機化学及び燃料 石油精製で利用される改質装置（リフォーマー）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 次のうち、自動車ガソリンに関する記述として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 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。 高分子を構成する基本単位を【 ア 】といい、【 ア 】の間の反応によってできた高分子を【 イ 】という。一般に合成高分子は構造単位が同じで分子鎖の長さのみが違う同族体の混合物からできており、このような【 イ 】を【 ウ 】であるという。したがって、高分子の分子量は、その【 ウ 】性により、平均分子量しか意味を持たない。 \( M_{n}= \displaystyle \sum_{i} x_{i}M_{i}\)で表される平均分子量M n を【 エ 】、\( M_{w}= \displaystyle \sum_{i} w_{i}M_{i}\)で表される平均分子量M w を【 オ 】という。ここで、x i 、w i 、M i 、は、それぞれ、i番目の分子のモル分率、重量分率、分子量である。 → 問15 高分子化学 ビニルモノマーのイオン重合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。 置換基として【 ア 】基を持つビニルモノマーはカチオン重合しやすく、逆に置換基として【 イ 】基を持つビニルモノマーはアニオン重合しやすい。電子求引性基がついているビニルモノマーから得られたポリマーの α 炭素原子上の水素原子の【 ウ 】が高いので、【 エ 】反応などの副反応が起こりやすい。【 イ 】基を2つ持つビニリデン型モノマーは置換基が2つあるためその性質が強く、水のような求核性の【 オ 】開始剤で重合する。 → 問16 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。 【 ア 】で仕切られた2つの部屋の左側に純溶媒を、右側に質量濃度Cの高分子の溶液を入れる。この系が平衡状態にあるとき、左側の圧力をp、右側の圧力をp+πとすると、πを【 イ 】といい、無限希釈状態（C→0）で次式が成り立つ。 π=RTC/M ここで、R、Tは、それぞれ、気体定数、絶対温度であり、Mは高分子の場合、【 ウ 】である。この式は、【 エ 】と呼ばれる。有限のCでは、π/RTCが近似的にCに比例し、比例定数を【 オ 】という。 → 問17 高分子化学 ポリエチレンに関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問18 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。【 ア 】では高分子鎖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、【 イ 】へ到達する。【 ア 】から【 イ 】への変化が【 ウ 】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【 エ 】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【 オ 】となる。 → 問19 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、【 ア 】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 =【 イ 】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 x（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 =【 ウ 】となる。ここで、N=【 ア 】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 =【 エ 】となる。この分布は【 オ 】と呼ばれる。 → 問20 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。 鎖状高分子の化学構造は重合時に一義的に決まる。重合時に決まるこの構造を【 ア 】という。炭素-炭素結合でできたビニルポリマーの主鎖の繰り返し単位は －CH 2 －C * HR－ で表される。ここで、C * は不斉炭素であり、Rは置換基を表す。高分子鎖を引き延ばした平面ジグザグ構造を考えたとき。この平面より置換基Rが上に出る場合を d 体、下に出る場合を l 体と定義する。隣り合う2個の繰返し単位の【 ア 】が同じ、すなわち、 dd 及び ll を【 イ 】。異なる dl 及び ld を【 ウ 】と呼ぶ。高分子鎖全体にわたって【 イ 】が続くものを【 エ 】と呼び、【 ウ 】が続くものを【 オ 】と呼ぶ。これらは立体規則性高分子の一例である。 → 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 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23 無機化学及びセラミックス 無機結晶物質の欠陥における次の組合せのうち、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 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、【 ア 】構造と呼ばれる結晶構造を持つ。これらの原子は、最外殻にある電子が隣接する原子と【 イ 】混成軌道を形成して結合する。一方、グラファイトでは、同一面内にある炭素原子が【 ウ 】混成軌道を形成して、炭素六長環がつくられる。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、上下の層を結びつけているのは【 エ 】である。通常、隣接する層において、炭素六員の面内の相対位置は【 オ 】。 → 問25 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℃、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26 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。 電気分解とは、自然に起こらない酸化還元反応を、外部から電気エネルギーを加えて強制的に起こす操作をいう。液体中に2本の電極を浸して電極の間に電圧をかけると、液体中の化学物質と電極との間で電子の受け渡しが起こり、結果として化学反応が進行する。このとき、電源の正極に接続した電極（アノード）では化学物質から電子が奪われて【 ア 】反応が起こり。反対に負極に接続した電極（カソード）では化学物質に電子が与えられて【 イ 】反応が起こる。酸化還元反応で生じる物質量と流れた電流量との関係はファラデーの法則によって定量化できるが、実際の場合は理論値以下の物質量しか得られないことが多い。この場合、（実際に得られた物質量）÷（流れた電流量から計算される物質の理論生成量）を【 ウ 】（100倍して%で表す場合もある。）という。また、電気分解中の両極間の電圧は、【 エ 】に【 オ 】と液体などのオーム損を加えた値となる。 → 問27 無機化学及びセラミックス 次に示す、薬品と工業的製造方法における主要な反応の組合せのうち、最も不適切なものはどれか。 → 問28 化学プロセス 平衡状態における液相組成－気相組成－温度－圧力の関係を気液平衡図で表すことができる。その一例としてメタノール－水系の気液平衡関係を下図に示す。 次の記述の下線部（ア）～（エ）について、正しいものの組み合わせは１～5のうちどれか。ただし、図1、図2においての矢印は、それぞれ同じ長さである。 図1は平衡温度と組成との関係を示す。図中の線（a）は（ア） 液相線（又は沸点曲線） を示し、線（b）は、（イ） 気相線（又は露点曲線） を示す。 メタノールの沸点は、（ウ） 約65℃ である。 図2は液相組成と気相組成の関係を示したものである。図1から図2を作図すると、（エ） 曲線（c） が得られる。 メタノール－水系の気液平衡関係［101.3 kPa］ → 問29 化学プロセス 酸素不足の状態で黒鉛40 gを全て燃焼させたところ、一酸化炭素80 mol%と二酸化炭素20 mol%の混合ガスが得られた。この燃焼で発生した熱量に最も近い値はどれか。ただし、（1）及び（2）の熱化学方程式を用いよ。また、C、Oの原子量は、それぞれ12、16とする。 → 問30 化学プロセス 下図に示すような水の加熱器がある。この加熱器は伝熱面積10 m 2 、130℃のスチームを用いて、30℃の水2.8 kgs -1 を80℃に加熱するためのものである。この加熱器を運転して出口水温が80℃と安定した状態になったときの加熱器のスチーム凝縮水量は0.28 kgs -1 であった。このときの加熱器の総括伝熱係数として、最も適切な値はどれか。 なお、スチームの凝縮熱量は2.09×10 6 Jkg -1 、水の比熱は4.18×10 3 Jkg -1 K -1 一定とし、放熱等の熱ロスはないものとする。 また、伝熱量の一般式はQ＝UAΔtである。ここで、Qは伝熱量［W］、Uは総括伝熱係数［Wm -2 K -1 ］、Aは伝熱面積［m 2 ］、Δtは平均温度差［K］である。なお、自然対数ln2＝0.69とする。 → 問31 化学プロセス 60℃の硫酸銅飽和水溶液100 gを20℃まで冷却し放置したところCuSO 4 ・5H 2 Oの結晶が析出した。析出したCuSO 4 ・5H 2 Oの結晶量として、最も適切な値はどれか。 なお、無水硫酸銅の溶解度は60℃で30 g、20℃で20 gとする。ここでの溶解度とは100 gの水に溶解する溶質の質量［g］とする。 ただし、各原子量は、H=1、O=16、Cu=64、S=32とする。 → 問32 化学プロセス バルブを介して遮断されている2基の密閉したタンクがある。100 m 3 のタンクには1 MPaの気体が充填されており、5 m 3 のタンクには100 MPaの気体が充填されている。気体は共に同じもので理想気体であり。温度は共に25℃である。遮断しているバルブを開けて、2基のタンク内の圧力を均一とした場合の圧力として、最も適切な値はどれか。 なお、断熱膨張は考慮せず。温度は25℃一定とする。 また、気体の状態方程式はPV=nRTであり、Pは圧力［MPa］、Vは容積［m 3 ］、nは気体のmol数［mol］、Rは気体定数［MPam 3 mol -1 K -1 ］、Tは気体の温度［K］である。 → 問33 化学プロセス 撹拌動力Pは無次元動力数N p を用いP＝N p （ρn 3 D 5 ）と表される。ある撹拌槽において1.5 kWのモーター付きで、120 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0.75 kWに替えた場合、回転数の上限に最も近い値はどれか。 ただし、Nは一定とし、2 1/3 は1.26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34 化学プロセス 反応速度定数kと絶対温度Tとの関係は、Arrheniusの式k＝Aexp（-E/RT）で表される。 50℃における1次反応の反応速度定数k 50 は0.0425 min -1 、活性化エネルギーが80.1 kJ・mol -1 であった。100℃における1次反応の反応速度定数k 100 は50℃のそれに比べおよそ何倍となるか。 ただし、Eは活性化エネルギー、R=8.314 J・K -1 ・mol -1 、e＝2.72とする。 → 問35 化学プロセス メタノール水溶液を87.7℃で長時間保持し、気液平衡を成り立たせた。このときの液相のメタノール濃度が10%（モル基準）であった。これに平衡な気相のメタノール濃度（モル基準）に最も近いものはどれか。 ただし、87.7℃でのメタノール及び水の蒸気圧は、それぞれ236.7 kPa及び64.24 kPaである。また、メタノール及び水の活量係数はそれぞれ1.786及び1.009である。 →