平成28年度（2016年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 種々の物質の酸性度を表す以下の表に基づけば、次の4つの反応（A）～（D）は十分に起こり得るか。起こり得るものの組み合わせとして、最も適切なものはどれか。 物質 pKa 酢酸 CH 3 COOH 5 シアン化水素酸 HCN 9 水 H 2 O 16 エタノール C 2 H 5 OH 16 アセトン CH 3 COCH 3 19 アンモニア NH 3 36 → 問2 有機化学及び燃料 炭素Cと水素Hからなる化合物のうち、次の記述のA～Cのすべてに当てはまるものとして、最も適切なものはどれか。 (A) 芳香族化合物に分類できる。 (B) 重クロロホルム中の 1 H NMRスペクトルでは、すべての水素核の化学シフトはδ6.5からδ8.5に存在する。 (C) 紫外可視吸収スペクトルにおいて、可視領域に極大吸収を持つ。 → 問3 有機化学及び燃料 次の3つの化合物A～Cのルイス構造を記したとき。カッコ内に示した元素の形式電荷の組合せとして、最も適切なものはどれか。ただし、ルイス構造では8電子則は常に満たされているとする。 (A) 一酸化炭素 CO（酸素O） (B) 硝酸 HNO 3 （窒素N） (C) オゾン O 3 （中心の酸素○） → 問4 有機化学及び燃料 アミンの反応や生成に関する次の反応（A）～（C）の名称の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 分子式C7H16で示された鎖状アルカンには、いくつかの異性体が存在する。異性体の数として、最も適切なものはどれか。ただし、鏡像異性体も数に含めるものとする。 → 問6 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。 天然に存在するタンパク質の多くは、通常【 A 】体の立体配置を有している【 B 】種のアミノ酸から構成されている。こうしたタンパク質の特徴的な立体構造には、【 C 】構造やらせん型のαヘリックス構造が知られており、【 D 】結合が重要な役割を果たしている。これらはタンパク質の【 E 】構造と呼ばれている。 → 問7 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、不適切な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方が進行しやすく、ラセミ体の生成物を与える。 (E) α, β－不飽和カルボニル化合物はMichael付加反応の基質になりえる。 → 問8 有機化学及び燃料 石油並びに天然ガス資源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 石油の物理的性質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）について次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問11 有機化学及び燃料 石油製品の灯油に関する次のA～Eの記述のうち、適切なものの組合せはどれか。 (A) 灯油は、炭素数5～11を中心とする炭化水素成分で構成される。 (B) 灯火、厨房用などの家庭用灯油が主として生産されている。 (C) 石油ストーブのように灯芯を使う燃焼器具では、煙や葉が出ないで燃焼することが求められる。そのためには、芳香族炭化水素が多い方が良い。 (D) 燃料電池用に供する場合の硫黄分は、0.10質量分率%以下に規定されている。 (E) 引火点が40℃以上である。このため引火の危険性が少なく、取り扱いが容易である。 → 問12 有機化学及び燃料 自動車用エンジンオイルのエンジン内部における作用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。 高分子の平均分子量を求める方法として光散乱法がある。高分子の希薄溶液にレーザー光を照射し、【 A 】といわれる散乱光強度比の角度依存性及び濃度依存性を測定し、これを分母に濃度を分子とした関数の濃度0への外挿値の傾きから【 B 】を、角度0への外挿値の傾きから【 C 】を、両者の切片から【 D 】が導かれる。高分子の希薄溶液から散乱光を生じるのは、高分子の溶媒分子に対する【 E 】が寄与している。 → 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。 高分子の重合は、【 A 】と【 B 】に分けられる。【 A 】は重合開始剤より成長活性種を生成し、この活性種のモノマーに対する連鎖的な攻撃により進行し、ビニルモノマーの重合する【 C 】と環状モノマーが開環して重合する【 D 】がある。【 B 】には【 E 】や重付加がある。【 A 】では反応率の低い段階から高分子量の化合物が得られるのに対し、【 B 】では、反応率が高くなってはじめて高分子量のポリマーが生成する。 → 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。 【 A 】の応力はひずみに比例し、次の式で表される。 \( \sigma=E \space \gamma\) ここで、\( \sigma\)、\( \gamma\)、\( E\)は、それぞれ、応力、ひずみ、弾性定数である。また、【 B 】の応力はひずみの時間数分（速度）に比例し、ニュートンの法則と呼ばれる次の式で表される。 \( \sigma=\eta \space \dot{\gamma}\) ここで、\( \eta\)、\( \dot{\gamma}\)は、それぞれ、粘度、ひずみの時間微分である。 両者の中間的な性質を持っているものを【 C 】といい、高分子の多くはこれにあたる。高分子に一定ひずみを加えると、その応力は徐々に減少し、これを【 D 】という。逆に一定応力を高分子に加えるとそのひずみは徐々に増大し、この現象を【 E 】という。 → 問17 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。 高分子はその構造により2種に大別できる。一部が結晶で一部が非晶の【 A 】高分子、すべて非晶の【 B 】高分子である。非晶部は低温では【 C 】状態、高温では【 D 】状態であり、【 C 】状態から【 D 】状態への転移を【 E 】という。【 D 】状態は運動性が高く、高分子鎖は、分子振動以外に【 F 】を行っている。 → 問18 高分子化学 高分子化学と高分子産業の発展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。 1839年【 A 】は天然ゴムを加硫すると高温にしてもべたつかない高弾性の物質になることを見出し、後にダンロップの空気入りタイヤの発明につながった。1868年ハイアット兄弟はセルロイドを発明し。1905年【 B 】は、ベークライトを発明し、今日のプラスチック産業の発展が始まった。一方、1920年ごろから【 C 】は、セルロースなどが高分子であることを証明し、1953年、ノーベル化学賞が贈られた。1930年代初め。【 D 】は、ナイロンを発明し、合成繊維産業の基礎を築いた。1950年ごろには高分子化学の基礎が確立し、【 E 】は、その集大成として”Principles of Polymer Chemistry”を著し、1974年、ノーベル化学賞が贈られた。 → 問19 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、不適切な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縮合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ポリカーボネートは、加工性も耐熱性も良く、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、典型的な重縮合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【 】に入る語句の組合せとして、最も適切なものはどれか。 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やすい液体になる。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 リチウムイオン二次電池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。 金属リチウムは、 1 最も卑な（低い） 標準電極電位を持ち、原子量も金属の中では最も 2 小さい ので、電池として3,860 mAh/gの大きな重量容量密度を持つ。そこで、金属リチウムを負極に用いれば、高エネルギー密度の二次電池が得られる可能性があることから、種々の電池系が提案された。しかし、充放電を繰り返すと、金属リチウムが 3 デンドライト 状に析出しやすくなるなど、充放電効率の低下や安全性に問題があった。このような問題を解決する方法として、負極に 4 白金 、正極に 5 コバルト酸リチウム 、電解液に有機溶媒を用いた電池が開発・実用化された。そして、さらに正極、負極、電解質、セパレータ及びその他の構成部材の改善により、低コスト化及び大容量化への開発が進められている。 → 問22 無機化学及びセラミックス コロイド状態には分散媒と分散相の組合せで、エアロゾル、フォーム（抱）、エマルション（エマルジョン）、サスペンション（サスペンジョン）があるが、エマルション（エマルジョン）に相当する組合せとして、最も適切なものはどれか。 → 問23 無機化学及びセラミックス 炭素同素体に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) C 60 フラーレンは、ヘリウム中で黒鉛電極間に放電を行う際に生じる。 (B) C 60 フラーレンには炭素の六員環と五員環が含まれる。 (C) 黒鉛の層状構造において面に垂直な方向は金属に近い電気伝導性を示す。 (D) ダイヤモンドはきわめて熱を伝えにくく、特殊断熱材としての利用が期待される。 (E) ダイヤモンド粉体の合成は、一般的に高温高圧下で行われている。 → 問24 無機化学及びセラミックス ガラ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 アルミナ（酸化アルミニウム）に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問26 無機化学及びセラミックス 半導体に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) 純粋なケイ素やゲルマニウム等は半導体であり、電気伝導性は湿度が増すと低下する。 (B) 不純物半導体にはp型とn型半導体の2種類がある。 (C) ケイ素にホウ素を添加するとアクセプター準位が形成される。 (D) ケイ素にリン（P）をドープしたものがp型半導体である。 (E) 真性半導体は純物質がそのまま半導体となったものである。 → 問27 化学プロセス 伝熱に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問28 化学プロセス 次の式とその説明の組合せとして、最も不適切なものはどれか。 → 問29 化学プロセス 流体の特性に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問30 化学プロセス 撹拌槽を幾何学的相似を保って、スケールアップする際、大型撹拌槽での回転数n 2 ［s -1 ］が、最も小さくなるのは、スケールアップの前後で次のどの変数量を一定とした場合か、最も適切なものはどれか。 なお、記号の意味は次のとおりである、n：翼回転数、d：翼直径、μ：粘度、g：重力加速度、p：密度、N p ：動力数。 → 問31 化学プロセス プロパン30.0 vol%。ブタン70.0 vol%の混合ガス1 m 3 に理論空気量の1.15倍の空気を供給し完全燃焼させたとき、水蒸気を除く燃焼ガス量に最も近い値はどれか。混合ガス、燃焼ガスはともに0℃、100 kPaの条件下にあり、反応は次の式による。 ただし、空気中の酸素濃度、窒素濃度はそれぞれ21.0 vol%、79.0 vol%とし、各元素の原子量は、H=1、C=12、O=16とする。 → 問32 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すべてトランス（\( T\)）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、次の式、及び値を用いよ。 Boltzmannの式：S m =RlogW ここで：S：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 JK -1 mol -1 → 問33 化学プロセス 内径0.4 m、深さ0.7 m、壁厚さ10 mmのジャケット付き撹拌槽に深さ0.4 mまで溶液を入れ、110℃の飽和水蒸気をジャケットに通して加熱する。ただし、ジャケットは側面のみに付いている。 溶液は十分撹拌されているので温度は一様であり、撹拌槽内溶液温度は30℃である。 総括伝熱係数（U）が500 Wm -2 K -1 であるとき、時間当たりの入熱量は、次のどの値に最も近いか。 ただし、1 W=1 Js -1 とする。 → 問34 化学プロセス 段型連続蒸留塔において供給流量F=180 mol s -1 、缶出液流量W=80 mol s -1 、塔頭からの上昇流量V=150 mol s -1 であった。このとき還流比R［-］の値として次のうち、最も適切なものはどれか。 → 問35 化学プロセス 1辺4 mの四角形の水槽がある。水槽には底面から高さ100 mmの所に内径φ20 mmのノズルが付いている。この水槽に水を入れ、そのノズルより排出される水の量を計測したところ10秒間に0.013 m 3 であった。このときの水槽の液深として次のうち、最も近い値はどれか。 なお、ノズルから水が流出するときの圧力損失は考慮しないものとし、ノズルからの水の流出速度はトリチェリの定理u＝（2gH） 1/2 に従うものとする。 u：流出速度（単位面積単位時間当たりの排出量）［m s -1 ］ H：ノズル位置からの水面の高さ［m］ g：重力加速度9.8 m s -2 水の密度：1,000 kg m -3 →