令和4年度（2022年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 有機化合物に対する還元反応についての次の記述のうち、適切なものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 Diels-Alder付加環化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3 有機化学及び燃料 カルボニル縮合反応に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。（Rはアルキル基、Phはフェニル基を意味する。） → 問4 有機化学及び燃料 次の4つの化合物A〜Dのうち、キラル中心が S配置の化合物の組合せとして、最も適切なものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 有機化合物の構造決定に関する以下の記述（A）〜（E）のうち、正しいものの組み合わせはどれか。 (A) カルボニル基から3原子離れた炭素上に水素を持つアルデヒドやケトンは、次のようなMcLafferty転位という質量スペクトルによる特徴的な開裂を起こす。 (A) 共役分子に紫外線を照射するとπ電子の1つがHOMOからLUMOへ励起される。共役の程度が大きいほどHOMOとLUMOのエネルギー差は小さくなるので、共役分子の紫外吸収極大波長は短波長側にシフトする。 (B) アレン CH 2 ＝C=CH 2 の二重結合は共役しているので紫外吸収を持つ。 (C) ソフトなイオン化法であるマトリクス支援レーザー脱離イオン化（MALDI）法に飛行時間型質量分析計（TOFMS）と組み合わせて測定すると、高分子量の資料でもほとんどフラグメンテーションを起こさずに質量スペクトルが得られる。 (D) 第一級及び第二級アミンは赤外スペクトルにおいて3300～3500 cm -1 の領域に存在する特徴的なＮ－Ｈ伸縮吸収によって識別できる。一級アミンは対象伸縮と非対象伸縮に基づく一対の吸収帯をおよそ3450 cm -1 （対象伸縮）と3350 cm -1 （非対象伸縮）に第二級アミンは3350 cm -1 に吸収帯を示す。 → 問6 有機化学及び燃料 次の（A）～（E）の求核置換と脱離反応について、反応機構を正しく評価している組合せはどれか。 → 問7 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電子則が常に満たされているものとする。 (A) オゾンO 3 （中心の酸素O）（構造は非環状の曲がった形状） (B) 硝酸HO－NO 2 （窒素N） (C) 一酸化炭素CO（酸素） → 問8 有機化学及び燃料 我が国のカーボンニュートラルに向けた取組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 潤滑油の基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11 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12 有機化学及び燃料 水素エネルギー技術水素エネルギー技術は、（A）水素製造技術、（B）水素貯蔵・輸送技術、（C）水素供給・利用技術に大別される。次の記述のうち、下線部が最も不適切なものはどれか。 (A) 水素製造技術：水素製造は、水素を他のエネルギーから製造する過程である。製造方法の1つである化石燃料の水蒸気改質とシフト反応により水素を製造する技術は、既に実用化段階にある。 1 化石燃料を燃やす場合と異なり、水素を製造する際には、二酸化炭素を発生しない 。 (B) 水素貯蔵・輸送技術：水素を製造地から需要地に効率良く輸送し、一定時間貯蔵するための技術である。輸送技術の1つである高圧ガス輸送は、水素を19.6 MPaに 2 加圧してシリンダーに充填し、それを束ねてカードルとして運搬する 。別の輸送技術として液化水素輸送がある。これは水素を-253℃以下に 3 冷却し、液化水素ローリーなどで運搬する 。より高効率な水素輸送技術として、トルエン系有機ハイドライド法の実証研究が進められている。これは、 4 水素製造地において、トルエンを水素化してメチルシクロヘキサンとして輸送した後、需要地でメチルシクロヘキサンを脱水素化し、トルエンは水素製造地に戻し再利用するシステムである 。 (C) 水素供給・利用技術：水素の利用先として、燃料電池自動車や定置用燃料電池の実証が進められている。 5 燃料電池自動車に水素を供給するためには、水素ステーションなどの供給技術も重要である 。 → 問13 有機化学及び燃料 再生可能エネルギ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14 有機化学及び燃料 次の5種類の分子量測定方法について。絶対法／相対法の分類と測定可能な平均分子量の組合せとして、最も適切なものはどれか。 → 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。 高分子の濃厚溶液や溶融体は粘弾性流体であり、様々なせん断速度－応力挙動を示す。一般に、応力とせん断速度の関係が下図a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16 高分子化学 100%非晶質高分子の体積（V）、熱膨張係数（α）、弾性率（G）が温度（T）に対して変化する様子を定性的に示した図として、最も適切な組合せはどれか。なお、図中のT g はガラス転移温度を示している。 → 問17 高分子化学 重縮合により次のようなポリイミドを合成するとき、用いる低分子化合物の組合せとして、最も適切なものはどれか。 → 問18 高分子化学 スチレンのアニオン重合を行うには求核性の高い試薬を開始剤として用いる必要がある。次の試薬のうち、スチレンのアニオン重合の開始剤として、最も適切なものはどれか。 → 問19 高分子化学 環状モノマー（A）～（E）を開業重合して得られる高分子の名称として、不適切なものの組合せはどれか。 → 問20 高分子化学 イソプレンを重合して得られるポリイソプレンの分子構造には、いくつかの種類がある。このうち、主鎖が屈曲して分子間力がはたらきにくいため分子が動きやすい状態にあり。良好なゴム弾性を示すものは次の図のうちどれか。 → 問21 無機化学及びセラミックス 金属精錬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22 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： 1 Na + とCl – の2つの面心立方格子を組合せた構造である 。MgOはこの構造を持つ。 (B) 蛍石構造： 2 面心立方格子の各格子点に1個のCa 2+ と2個のF – が対になって配置された構造 で、単位格子当たり12個のイオンを含む。 3 UO 2 はこの構造を持つ 。 (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、 4 両イオンに囲まれた体心位置に、イオン半径の大きな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 。 → 問23 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製造法には無加圧（常圧）焼結法と加圧焼結法がある。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A～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) 大型焼結体を作成する場合、型の強度確保や油圧プレスの大型化等が必要となることがある。 (B) 焼結体の形状が制限されるが、量産性には優れることが多い。 (C) 低温で高密度焼結体が得られ、粒成長が抑制される。 (D) 焼結性が低いため、焼結助剤の添加が重要である。 (E) 特定方位に粒子が配向することがあり、結晶異方性を利用した材料の製造に使用されることがある。 → 問24 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) シリコンやゲルマニウムの結晶はダイヤモンド型構造を持つ。 (B) ガリウムヒ素は化合物半導体と呼ばれ、閃亜鉛鉱型構造を持つ。 (C) 純粋なゲルマニウムの電気伝導率は温度が増すと低下する。 (D) 真性半導体を加熱すると、熱励起によって生成する自由電子と正孔の数は等しい。 (E) シリコンに微量のリンを添加するとp型半導体となる。 → 問25 無機化学及びセラミックス 端成分がA及びBからなる2成分系状態図に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。なお、「\( \overline{XY}\)」という表記は、組成XとYを結ぶ線分の長さを示している。 AおよびBからなる成分の状態図 (A) 領域Ⅱの構成相はAにBが溶解した相である。 (B) 組成Mの液相を温度T 0 まで冷却したときの固相と液相の量比は\( \overline{SM}\)：\( \overline{MO}\)である。 (C) T r とT p の間の温度における領域IVの結晶相は領域Ⅲと領域Vの2相が存在する。 (D) r点は共晶点、T r は共晶温度と呼ばれる。 (E) T r 以下の領域VIではIVの結晶相とⅧの結晶相の2相が存在する。 → 問26 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、それらを利用した代表的な応用例の組合せとして、最も不適切なものはどれか。 → 問27 無機化学及びセラミックス 無機結品物質の欠陥における次の記述A～Eのうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) 空孔は点欠陥である。 (B) 転位は面欠陥である。 (C) 格子間イオンは本来イオンが存在しないサイトにイオンが侵入してできる欠陥である。 (D) 結晶中に生成した陰イオン空孔と陽イオン空孔の対はショットキー欠陥である。 (E) 格子欠陥生成に伴って派生した電子、正孔などは点欠陥ではない。 → 問28 化学プロセス 気体の状態方程式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。 理想気体の圧力－容積－温度（PVT）関係は PV m ＝RT で表せる。（P：圧力、V m ：気体のモル体積、R：気体定数、T：絶対温度）これに対し、実在気体のPVT関係は圧縮因子Zを導入して PV m ＝ZRT で表せる。一般に高圧では【 A 】であり、中間的な圧力ではほとんど【 B 】、非常に低い圧力ではZ≃1をとる。 この実在気体の挙動を式でしたものがファンデルワールスの状態方程式 $$ \left(P+\frac{a}{V_m^{2}}\right)\left(V_{m}-b\right)=RT$$ である。aとbがファンデルワールスパラメーターであり、aは分子間の【 C 】相互作用の強さを、bは【 D 】相互作用の強さを表している。これらの値は各気体の【 E 】から求めることができる。 → 問29 化学プロセス 一酸化炭素1kgを空気比1.1で完全燃焼させるときに必要な空気量［m 3 ］に最も近い値はどれか。空気、一酸化炭素、燃焼ガスはともに0℃、101.3 kPaの条件下にあり。反応は次の式による。 2CO+O 2 →2CO 2 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、1 mol当たりの質量は、C：12 g/mol、O：16 g/molとする。 → 問30 化学プロセス 一酸化炭素CO（気）、二酸化炭素CO 2 （気）、水H 2 O（液）の標準生成エンタルピーは、順に-111 kJ/mol、-394 kJ/mol、286 kJ/molである。以下の1～5の反応の標準反応エンタルピーを推算して、発熱反応であるものはどれか。 → 問31 化学プロセス 図の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回通過反応率は0.30とする。原料（N 2 とH 2 の1：3混合ガス）100 kmol/sにイナートガス（Ar、CH 4 ）が1 kmol/s同伴される。このためパージ操作が必要である。このプロセス中の流量x 1 、x 2 、x 3 、x 4 ［kmol/s］を下のプロセス図中のようにする。パージガスとリサイクルガスの組成は同じである。ここで、反応器の1回通過反応率が0.30なので、 （100+x 1 ）（1-0.30）＝x 3 ＋x 1 である。パージガスとリサイクルガスの流量比率P：R＝1：50のとき、リサイクルガスの流量R（＝x 1 ＋x 2 ）は以下のどれに近いか。 図 アンモニア合成におけるリサイクル・パージプロセス → 問32 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。いま、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、空気と水のモル質量をそれぞれ。29 g/mol及び18 g/molとする。また、25℃における飽和水蒸気圧は3.21kPaである。 → 問33 化学プロセス 吸収塔で、液流量Z［kmol/h］のアミン水溶液により、流量G＝10 kmol/hの燃焼ガス中の10%CO 2 （y B ＝0.10）を2%濃度（y T ＝0.02）まで低減する。ここでyとxはそれぞれガス中及び吸収液中のCO 2 モル分率とし、添え字Tが塔頂、Bが塔底を示す。また、塔まわりのCO 2 物質収支は次式で表せるものとする（下図参照）。 L（x B －x T ）＝G（y B －y T ）（1） ただし、LとGは塔内で一定と近似でき、x T ＝0である。気液平衡関係はy＝1.42xとすると、この操作の最小液流量L min は、塔底で気液平衡となる条件： y B ＝1.42x B （2） 及び、式（1）から求められる。実際の液流量Lを最小液流量L min の2.0倍で操作したとき、最も近いx B の値はどれか。 図 吸収操作 → 問34 化学プロセス ガラス窓を介して室内－室外空気間に伝熱が生じている。窓が1枚ガラスの場合（図の（A））、両側の空気側伝熱係数h＝20 W/（m 2 ・K）、ガラス板の厚さL＝0.005 m、ガラスの熱伝導度k g =1.0 W/（m・K）として、総括伝熱係数は次式によりU＝9.52 W/（m 2 ・K）である。 $$ \frac{1}{U}=\frac{1}{h}+\frac{L}{k_{g}}+\frac{1}{h}=\frac{1}{20}+\frac{0.005}{1}+\frac{1}{20}=\frac{1}{9.52}$$ これに同じガラス板と厚さの空気層を加えた複層ガラス（図の（B））にすると、室内外空気間の伝熱量は何分の1となるか、最も近い値を選べ。空気の熱伝導度k a =0.026 W/（m・K）とする。 図 複層ガラス窓の断熱効果 → 問35 化学プロセス 回分反応器でA→Bの反応を行った。この反応は反応物Aの濃度c A の二次反応である（次式）。 $$ \frac{dc_{A}}{dt}=-kc_{A}^{2}$$ （t：時間、k：反応速度定数） 初期濃度c A0 から反応を開始して、t＝1時間でc A ＝0.5c A0 となった。c A ＝0.25c A0 となるのは反応開始から何時間後か。次のうち最も近い値はどれか。 →