令和2年度（2020年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 下記反応に対する反応機構で最も適切な組み合わせはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 Wittig 反応を用いてアルケンを合成する下記反応において、下記の①～⑤の選択肢の中で、最も反応が進みにくいものはどれか。 → 問3 有機化学及び燃料 C－C結合を形成して有機化合物の炭素骨格を伸ばす下記反応において、下記の1～5の選択肢の中で、最も反応が進みにくいものはどれか。 → 問4 有機化学及び燃料 エタン、エチレン、及びベンゼンの中で炭素－炭素結合の長さの順序として、最も適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 アミンの塩基性を水中25℃で測定したとき、次のうち最も塩基性の強いものはどれか。 → 問6 有機化学及び燃料 赤外分光法に関する記述問題文赤外分光法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 o －クロロアニソールを液体アンモニア中で、ナトリウムアミドと反応させたとき、ベンザイン中間体を経てアニシジン（アミノアニソール）を生成するが、主として得られるものは次のうちのどれか。 → 問8 有機化学及び燃料 我が国の一次エネルギー供給構造（2017年度統計）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10 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11 有機化学及び燃料 石油製品の自動車ガソ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12 有機化学及び燃料 自動車用エンジンオイ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13 有機化学及び燃料 我が国の2017年度の主な業種における石炭消費は、電気業が最も多く、次いで鉄鋼業である。 以下に示す（a）～（e）の電源別発受電電力量の構成比のうち、（e）石炭の構成比に最も近いものは1～5のどれか。 再生可能エネルギー（水力、地熱及び新エネルギー） 天然ガス 石油等（LPG、その他のガス及び歴青質混合物を含む） 原子力 石炭 → 問14 高分子化学 次の高分子材料の繰り返し単位の構造式で、誤っているものはどれか。 → 問15 高分子化学 下図はポリプロピレンの立体構造を示しており、太線は紙面から手前側、点線は紙面の奥側に結合があることを意味している。次の記述のうち、最も適切なものはどれか。 → 問16 高分子化学 ある高分子の試験片A、B、Cを一定速度で伸長しながら応力を測定したところ、下図のような応カ－ひずみ曲線が得られた。それぞれの曲線の右端●は破断点を示している。これについて次の記述のうち、最も適切なものはどれか。 → 問17 高分子化学 次の化合物を用いた付加縮合（A）～（E）に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。 → 問18 高分子化学 以下の化合物のうち、ラジカル重合の開始剤として作用するのはどれか。 → 問19 高分子化学 次の開環重合により生成するポリマーの化学式を最も適切に記述しているものはどれか。 → 問20 高分子化学 次の（A）～（C）の液晶性高分子に関する1～5の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問21 無機化学及びセラミックス 次の記述の（ア）（オ）の【 】内の語句A、Bから適切なものを選び、その組合せとして最もふさわしいものはどれか。 SiやGeは共有結合性の結晶であり、（ア）【A：ダイヤモンド型構造、B：閃亜鉛鉱型構造】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）【A：sp 2 混成軌道、B：sp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）【A：sp 2 混成軌道、B：sp 3 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、上下の層を結びつけているのは（エ）【A：ファンデルワールス力、B：イオン結合】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）【A：一致しない、B：一致する】。 → 問22 無機化学及びセラミックス 無機物質は多くの分野で用いられている。無機物質とその応用の組合せとして、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 酸化アルミニウム（アルミナ）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 薄膜形成技術の1つのCVD（ChemicalVaporDeposition）法に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) CVD法とは、気相にある原料から、化学反応を伴って、分子、原子、イオン、ラジカルなどの化学種を基板に堆積させる成膜法の総称である。 (B) CVD法は、化学反応を励起するためのエネルギー源によって、熱CVD、プラズマCVD、エピタキシャルCVD等と呼ばれる。 (C) 薄膜成長の際に基板付近だけを加熱する方式のCVDはホットウォールCVDと呼ばれる。 (D) CVD法では、ガス原料を用いることから、高純度な成膜が可能である。 (E) CVD法では、マスフローコントローラを用いることで組成制御性がよい成膜が可能である。 → 問25 無機化学及びセラミックス レーザーに関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) レーザー光は、波長と位相が等しく、干渉する波の振幅が最小となる性質を持つ。 (B) 白色光は、異なる波長の光が混在しているのでインコヒーレントである。 (C) 自然放出とは、励起された原子が電磁場など外からの作用と無関係に光（電磁波）を放出して基底状態に戻ることである。 (D) 励起状態にある原子やイオンの数が、基底状態にある数より多い分布を反転分布という。 (E) 励起状態の系が入射光で刺激され、基底状態に戻る際に放出される光の波長は、入射光のエネルギーにより変化する。 → 問26 無機化学及びセラミックス 次の記述の下線部1～5に関して、最も不適切なものはどれか。 X線回折図計は物質の結晶構造を反映する。したがって、 1 標準物質のデータファイルと照合することで、物質を同定することができる 。複数の結晶性物質が混合している場合、その構成比を推定することができる。また、結晶の格子面間隔を正確に測定することが可能で、結晶構造が既知であれば精密な格子定数を求めることができる。これを利用して、 2 固溶体の組成を決めることができる 。 回折線の広がりを測定することで、結晶性の良否を調べることができる。例えば、 3 多結晶体の構成粒子が数組だと、回折線の広がりから結晶子怪を求めることができる 。また。 4 繊維状の結晶粒子が配向した材料では、回折線により強度が変化することから、配向性を評価することはできない 。 リートベルト（Rietveld）法は、粉末試料の回折パターンを計算による回折バターンと比較して結晶構造を解析する手法で、 5 単結晶試料が得られない場合でも結晶構造が予想されていれば、構造を精密化できる 。 → 問27 無機化学及びセラミックス 蛍石型構造とその関連物質に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) 蛍石（フッ化カルシウム：CaF 2 ）は、天然には産出しない。 (B) 蛍石の結晶構造では、面心立方ブラベ格子の各格子点に3個のイオン（1個のCa 2+ と2個のF – ）が配置されており、単位格子当たり9個のイオンがある。 (C) 蛍石型（MX 2 型）構造は、CsCl型（MX型）構造のMが一個おきに抜けた派生構造と考えることもできる。 (D) 純粋なZrO 2 は室温で単斜晶系の歪んだ蛍石型構造であるが、CaOなどを固溶させることで立方晶系の安定化ジルコニアが得られる。 (E) ZrO 2 にCaOやY 2 O 3 を固溶させると、酸素位置に空孔が生成し、高湿ではイオン半径が大きな○ 2- が拡散でき、この現象を利用した燃料電池が開発されている。 → 問28 化学プロセス 二酸化炭素の温度T 1 ＝293.15K、T 2 ＝304.15K、T 3 ＝323.15Kにおける等湿線を下図に示す。（V［cm 3 ・mol -1 ］：モル容積、P［MPa］：圧力） 図中のa～d点に関する以下のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) a点（V a 、P a ）ではP a V a /RT 1 <1である（R=8.31cm 3 ・MPa・mol -1 K -1 ：気体定数）。 (B) b点では気体と液体の二相状態にある。 (C) b点の圧力が温度T 1 の蒸気圧である。 (D) c点は臨界点であり、気体、液体、固体が共存する。 (E) d点は超臨界状態なので、圧縮には大きな圧力変化が必要である。 二酸化炭素の等温線 → 問29 化学プロセス ある燃料油の組成は炭素90 wt%、水素10 wt%である。この燃料油に理論空気量の1.5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中の二酸化炭素濃度に最も近い値はどれか。燃焼ガスは0℃、101.3 kPaの条件下にあり、反応は次式による。 C+O 2 →CO 2 H+（1/4）O 2 →（1/2）H 2 O 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30 化学プロセス 翼直径d 1 ［m］の小型撹拌槽（1）から翼直径d 2 ［m］の大型撹拌槽（2）に幾何学的相似を保って、（d 2 /d 1 ）倍にスケールアップする。この際、翼回転数n 1 ［s -1 ］も大型撹拌槽の翼回転数n 2 ［s -1 ］に（n 2 /n 1 ）倍するが、その大きさはスケールアップの基準により異なる。スケールアップの基準を次の1～5の変数量を一定にすることとしたとき、（n 2 /n 1 ）が最も小さいのは、どの変数量を一定とした場合か。 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：流体粘度、g：重力加速度、ρ：流体密度、 N p ：動力数、π：円周率 → 問31 化学プロセス メタンから水素を作る改質炉メタンから水素を作る改質炉では、原料メタンの改質反応の反応熱を、熱源メタンの燃焼熱で補給して、所定の反応温度を保つ。 原料メタンの改質反応（吸熱反応）CH 4 （g）+H 2 O（g）→CO（g）+3H 2 （g）（1） 熱源メタンの燃焼反応（発熱反応）CH 4 （g）+2O 2 （g）→CO 2 （g）+2H 2 O（g）（2） 以下の各成分の標準生成エンタルピーΔ r H°から推算して、原料メタン1.0 molに対して必要な熱源メタンの量として最も近い値はどれか。 ガス種 CH 4 （g） H 2 O（g） CO（g） H 2 （g） O 2 （g） CO 2 （g） Δ r H°［kJ・mol -1 ］ -74.8 -241.8 -110.5 0 0 -393.5 → 問32 化学プロセス 下図に段型連続蒸留塔内部の気液流れ等を示す。F：原料、D：留出液、W：缶出液、V：濃縮部蒸気流量、L：濃縮部蒸気流量、L’：回収部液流量、V’：回収部蒸気流量で、これら流量は［mol・s -1 ］単位である。q［-］は供給原料の液割合である。Q［W］はリボイラの加熱量であり、回収部蒸気流量V’はQに比例する。F＝1mol・s -1 、q＝0.5、D＝0.3mol・s -1 の条件で操作するとき、還流比R＝2から還流比R＝6に変えるために、Qは何倍にするべきか、次のうち最も適切なものはどれか。 蒸留塔内部の流れ → 問33 化学プロセス 下図はアセトアルデヒド（C）－水（A）－抽剤（B）の液液平衡を示す三角図である。図中の破線はタイラインである。いま0.44質量分率のアセトアルデヒド水溶液F＝100 kgから抽剤S＝100 kgを用いてアセトアルデヒドの単抽出をおこなう。両者を混合して、混合液M［kg］とした後、静置して抽出液E［kg］と抽残液R［kg］に分ける。この単抽出操作におけるR［kg］とE［kg］の比（R：E）はどうなるか、最も適切なものを選べ。 液液平衡の三角図 → 問34 化学プロセス 内径19.8 mm×外径22.2 mmの内管を設置した二重管型熱交換器において、環状部に150℃の熱媒油を流量1.0 kg・s -1 で流し、内管部を流量0.5 kg・s -1 で流れる90℃の水を120℃まで温めたい。流体を向流で流した場合に必要な伝熱管長さはいくらか。次の値のうち最も近いものを選べ。 ただし、熱媒油と水の比熱はそれぞれ2.1 kJ・kg -1 ・K -1 及び4.2 kJ・kg -1 ・K -1 で、外径基準の総括伝熱係数はU＝540 W・m -2 ・K -1 とする。また、熱交換器内部の流体温差平均値ΔT m は両端の流体温度差ΔT 1 とΔT 2 の相加平均として算出してよい。 → 問35 化学プロセス 反応速度定数kと絶対温度Tとの関係Arrheniusの式： k=A exp（-E/RT） で表される。50℃における1次反応の反応速度定数はk 50 ＝0.0425 min -1 である。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℃の反応速度定数k 50 に比べて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。 →