平成30年度（2018年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 有機溶媒に関する次のA～Eの記述の正誤の組合せとして、最も適切なものはどれか。 (A) 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。 (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、ペンゼンの融点は5.5℃と高い。 (C) 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。 (D) ジェチルエーテル10 mlと水10 mLをよく振り混ぜた後に静置すると、ジェ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2 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合せとして、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3 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、最も適切なものはどれか。 → 問4 有機化学及び燃料 アルキン次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 芳香族性次の5つの化学種には芳香族性を示すものがある。芳香族性を示す化学種の数として、最も適切なものはどれか。 → 問6 有機化学及び燃料 ハロゲン化アルキル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 アニリ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8 有機化学及び燃料 次に挙げるエネルギー源の中で、一次エネルギーとして分類されているものはどれか。 → 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 石油製品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。この添加剤 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 次の重合による高分子合成において、正しい反応式の組合せとして、最も適切なものはどれか。ただし、脱離成分と鎖末端の化学構造式は省略してある。 → 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。 エチレンを高圧下でラジカル重合すると連鎖移動を起こし、長鎖分岐構造を有する【 A 】ポリエチレンが得られる。これは包装用シートやゴミ袋などフィルムとしての使用が多い。一方、TiCl 4 とAlEt 3 からなる固体触媒（チーグラー触媒）を用いると、常温常圧下でエチレンの重合が進行し、【 B 】ポリエチレンが生成する。これは分岐構造をほとんど含まない直鎖状の構造を持っているため【 C 】が高く、耐熱性や耐薬品性、絶縁性が高いなどの特徴を持っている。また、チーグラー触媒によりエチレンと1－ブテンや1－ヘキセンなどのα－オレフィンとの共重合を行うと、短い分岐鎖を持つ【 D 】ポリエチレンが得られる。これは柔軟性と強靭性を合わせ持つためフィルム、チューブ、ホースなどに用いられている。さらに、粘度平均分子量が100万～600万の【 E 】ポリエチレンも合成されており、高強度で高弾性率を示す繊維が得られることから、ロープやケーブルなどへ応用されている。 → 問16 高分子化学 次の化合物のうち、アニオン重合の開始剤となりうる化合物の組合せとして、最も適切なものはどれか。 → 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。 高分子の濃厚溶液や溶融体は粘弾性流体であり、様々なせん断応力挙動を示す。一般に、応力とせん断速度の関係が下図のような傾きが一定の直線になるのは、【 A 】流体と呼ばれる。例えば、流体の構造（高分子の形態や分散質がつくる高次構造）がせん断速度によって変化しない場合に【 A 】流体となる。これに対して、せん断速度の変化とともに高分子鎖の絡み合いの減少や流動誘起によるゾル化が生じて粘度が低下する場合、曲線bのように流動性が増大し、【 B 】流体と呼ばれる。また、海辺の濡れた砂地のような固体と液体からなる濃厚分散系に外力を加えると、粒子の充てん様式が変化して固くなり、曲線cのような挙動を示す。これを【 C 】流体という。また、高分子の濃厚溶液や溶融体の中で棒を回転させると液体が棒に巻きつきながらはいあがるという現象が生じる。これは【 D 】効果と呼ばれている。さらに、流動状態の高分子や高分子液体を押出式の出口の口金（ダイ）から押し出すと、押し出された液体が膨張して、その径がダイの径よりも大きくなる。この現象は【 E 】効果あるいはダイスウェルと呼ばれている。 → 問18 高分子化学 結晶化度0%のポリエチレンテレフタレート（PET）を室温から280℃まで、一定速度で昇温させて示差走査熱量計（DSC）で測定を行った。その結果（下図）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。なお、図中のA～Dは設問中のA～D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 】状態から過冷却液体状態に変化する。さらに昇温を続けると、発熱ピークが出現する。これは、【 C 】に起因する。その後、ある温度に到達すると【 D 】による吸熱ピークが出現し、エンタルピーが急激に増加する。 → 問19 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20 高分子化学 ある高分子が分子量M i の分子N i 個からなる混合物である場合、その数平均分子量M n は式（1）で表され、分子の個数によって平均した値として求められる。また、重量平均分子量M w は重量分率による分子量の平均であり、式（2）で与えられる。さらに、高分子量成分の平均分子量への寄与を重視したものがz平均分子量M z であり、式（3）のように定義されている。 次の分子量測定法の中で、高分子のz平均分子量が得られる測定法として、最も適切なものはどれか。 → 問21 無機化学及びセラミックス セラミックス製品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 工業利用されているセラミックスの多くは焼結によって製造されている。焼結法は無加圧（常圧）焼結法と加圧焼結法に大別される。加圧焼結法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 次に示す無機材料の機能・効果と、それらを利用した応用例の組合せとして、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 セラミックス製造法に関する次の説明のうち、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 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、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 代表的な無機化合物の結晶構造に関する次の記述のうち、下線部が最も不適切なものはどれか。 (A) 塩化ナトリウム構造：Na + とCl – の2つの面心立方格子を組合せた構造である。 1 この構造を持つ酸化物には、MgO、ZnOなどがある。 (B) 蛍石構造：面心立方格子の各格子点に1個のCa + と2個のF – が対になって配置された構造で、 2 単位格子当たり12個のイオンを含む。 3 この構造を持つ酸化物にはUO 2 、ThO 2 などがある。 (C) ペロブスカイト構造：ABO 3 の組成式を持つ化合物で、Aイオンが酸化物イオンの大きさ程度まで大きくなると、Aイオンがつくる単純立方格子の面心位置に酸化物イオンが配置される。そして、 4 両イオンに囲まれた体心位置に、イオン半径の小さなBイオンが配置される。 (D) 閃亜鉛鉱型構造：ダイヤモンド型立方構造の2つの原子位置をZn 2+ イオンとS 2- イオンに置き換えた構造である。 5 この構造は面心立方格子の格子点に、正負に帯電した2個のイオンを配置した構造と考えることもできる。 単位格子当たり合計8個のイオンが含まれる。 → 問27 無機化学及びセラミックス 無機イオン結晶に生成する欠陥の説明あるいは欠陥記号の組合せのうち、最も不適切なものはどれか。ここで、欠陥記号は、Kröger&Vinkによる表記法を用いるものとし、Mは金属を、Oは酸素を、Vは空孔を表し、有効電荷を表す記号として「*」か「’」を用いている。 → 問28 化学プロセス 100kPa、27℃の空気で充満されている100 m 2 の密閉した室内で、純度100%の硫黄80 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 膜分離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 蒸留塔の供給液流量F、その気液比q ((1-q)：蒸気、q：液)、留出液流量D、缶出液流量W、還流比Rとする。濃縮部、回収部の気液流量は変化しないものとして、リボイラで発生する蒸気量V’は次のうち、最も適切なものはどれか。 → 問31 化学プロセス 口径3.0 mmのノズルから噴水が20 mの高さに上がっている。 （u：流速、g：重力加速度、z：位置、p：圧力、ρ：流体密度） を用いると、水の単位時間当たりの噴出量に最も近い値はどれか。 → 問32 化学プロセス メタン1molを完全燃焼して二酸化炭素と水蒸気にしたときに発生する熱は802.3 kJである。30%過剰空気でメタンを燃焼したときの燃焼ガス温度に最も近い値はどれか。ただし、空気は酸素21%、窒素79%の混合物とし、30%過剰空気のとき、メタン1 molに対する供給空気は酸素2.6 mol、窒素9.78 molである。また、メタンと空気は25℃で供給され、簡単のため、すべての気体の熱容量は36.0 J mol -1 K -1 とする。 → 問33 化学プロセス アンモニアプロセスは反応式がN 2 +3H 2 →2NH 3 であり、反応器の1回通過反応率が0.30である。原料（N 2 とH 2 の1：3混合ガス）100 kmol s -1 にイナートガス（Ar、CH 4 ）が1 kmol s -1 同伴される。このためページ操作が必要である。このプロセスの流量x 1 、x 2 、x 3 、x 4 ［kmol s -1 ］を下のプロセス図中のようにすると、反応器の1回通過反応率が0.30なので、(100+x 1 )(1-0.30)＝x 1 +x 3 が成り立つ。パージ比率R：P=40：1としたとき、リサイクルガス流量R（=x 1 +x 2 ）に最も近い値はどれか。 → 問34 化学プロセス 天気予報などで使われる「湿度」は、正確には「相対湿度」といい、空気に含まれる水蒸気の圧力（分圧）を、その温度での飽和水蒸気圧に対する百分率で表したものである。今、気温25℃、気圧100 kPaで湿度（相対湿度）70%のとき、乾燥空気1 kg当たりに含まれる水蒸気の量に最も近い値はどれか。ただし、空気、水蒸気を理想気体とし、乾燥空気と水の分子量をそれぞれ、29及び18とする。また、25℃における飽和水蒸気圧は3.21 kPaである。 → 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組成が0.10［モル分率］であった。これに平衡な気相のメタノール組成［モル分率］に最も近い値はどれか。ただし、87.7℃でのメタノール及び水の飽和蒸気圧は、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。 →