令和5年度（2023年）過去問一覧

問1 有機化学及び燃料 カルバニオンを用いた有機反応に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問2 有機化学及び燃料 ペリ環状反応に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。 ③ 共役π系の出発物が電子環状反応により環を生成する場合、出発物と生成物の分子軌道の対称性が同じであればペリ環状反応は穏やかな条件で起こる。 ④ 1, 3－ブタジエン（4π電子）とマレイン酸ジエチル（2π電子）との間で起こるDiels-Alder環化反応では立体特異的にトランス二置換シクロヘキセンを生じる。 ⑤ 次に示したシグマトロピー反応は［1, 5］シグマトロピー転移の例であり、スプラ形立体化学で進行する。 → 問3 有機化学及び燃料 次の記述中の、【 】に入る語句及び数値の組合せとして、最も適切なものはどれか。 1, 3－ブタジエンへのHBrの【 A 】付加反応において、0℃の反応条件下では71：29の比で1, 2－および1, 4－付加体を与えるが、40℃で反応を行うと、生成物の比は15：85となる。さらに、0℃で得られた生成物をHBrの存在下に40℃に加熱すると生成物の比は71：29から徐々に15：85に変化する。 この反応に対する温度の影響を次のようにして説明することができる。二つの反応生成物の安定性を考えた時、熱力学的に安定なのは、【 B 】付加体である。まずはじめに低温（0℃）で反応を行った場合、1, 2－および1, 4－付加体を生成する二つの経路が非可逆で平衡に達していないので、二つの反応生成物の熱力学的安定性は重要ではない。非可逆反応の生成物は【 C 】にのみ依存し、生成物の安定性には依存しない。そのような反応は【 D 】下にあるといわれる。しかし、高温（40℃）においては二つの経路が可逆で平衡に達するようになると、可逆反応の生成物は安定性にのみ依存し、【 C 】には依存しない。このような反応は平衡の支配下、または、【 E 】下にあるといわれる。 → 問4 有機化学及び燃料 シクロアルカンとその立体化学次の記述のうち、誤っているものはどれか。 → 問5 有機化学及び燃料 下記の化学種の酸性、塩基性を比較した次の記述のうち、その強さの順序が誤っているものはどれか。ただし、各項目の性質は左側ほど強く、右側ほど弱いものとする。 → 問6 有機化学及び燃料 有機ハロゲン化物の構造と反応に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。 → 問7 有機化学及び燃料 核磁気共鳴（NMR）に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。 → 問8 有機化学及び燃料 地球温暖化に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 → 問9 有機化学及び燃料 化石燃料に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 → 問10 有機化学及び燃料 製油所における石油精製装置に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 → 問11 有機化学及び燃料 石油製品である灯油に関する次の記述のうち。不適切なものはどれか。 → 問12 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、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、不適切なものはどれか。 → 問14 有機化学及び燃料 温室効果ガス削減のため、電動化や水素燃料の導入が難しい航空機については、SAF（※）の導入が進められている。ASTM規格で認証されたSAFの製造技術に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 ※SAF：Sustainable Aviation Fuel（持続可能な航空燃料） → 問15 高分子化学 次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。 熱可塑性エラストマーは、多くの場合、高分子主鎖が【 A 】共重合体になっており、持続長が長く硬い成分（ハードセグメント）と持続長が短く柔らかい部分（ソフトセグメント）から構成されている。また、両方の成分は【 B 】であるために【 C 】相分離構造を形成し、ハードセグメントが結晶化などによって凝集することによって擬似架橋点を形成する。一方、ソフトセグメントは一般にガラス転移温度が低く、常温では激しくミクロブラウン運動をしているため、【 D 】特性を示す。なお、高温では両者のセグメントの混合【 E 】の寄与がハードセグメントの凝集エネルギーよりも大きくなるため、一様相に転移が起こる。その結果、汎用プラスチックと同様に加熱によって溶融することになる。 → 問16 高分子化学 次に示す化学構造を持つ高分子を汎用プラスチックとエンジニアリングプラスチック（エンプラ）に分類したとき、適切なものはどれか。 → 問17 高分子化学 高分子の特性に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。 → 問18 高分子化学 次の高分子材料の構造のうち、誤っているものはどれか。 → 問19 高分子化学 次の記述、【 】に入る語句の組み合わせとして、適切なものはどれか。 高分子を十分に高温にすると、融液と呼ばれる液体になり、粘度は高いが流動する。これを冷却すると固体になる。このとき、分子類が折りたたまって厚さ10ナノメートルオーダーの板状の積層構造を形成するときがある。これが高分子の結晶で、結晶を形成する高分子を【 A 】という。一方、特に規則的な形態を示さないまま固体になる高分子は【 B 】という。【 B 】が冷却されて固体になる現象が【 C 】である。融液や非晶の高分子鎖は伸びきっているわけではなく、曲がって不規則な形をしている。このような分子鎖を【 D 】状の鎖という。【 A 】では板状の結晶である【 E 】が生成し、それらの間には非晶の分子鎖が存在するので、高分子は100％結晶化することはない。非晶部では高分子鎖が融液と同程度に動きやすく柔軟性を保っている。 → 問20 高分子化学 （A）～（E）に示す付加縮合反応により生成する樹脂について、次の記述のうち適切なものはどれか。 → 問21 無機化学及びセラミックス 金属やその結晶に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組み合わせはどれか。 (A) 金属元素の大部分は、六方最密充填構造または立方最密充填構造をとる。 (B) 立方最密充填構造は、体心立方格子である。 (C) 面心立方格子の単位格子に含まれる原子の数は2個である。 (D) 体心立方構造では、各原子は周囲の8個の原子と接触する。 (E) 六方最密充填構造では、各原子は周囲の12個の原子と接触する。 → 問22 無機化学及びセラミックス セラミックスの応用製品と典型的な材料についてのA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。 (A) 高温超電導体：チタン酸バリウム (B) 光シャッター：ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛 (C) 人工骨：水酸アパタイト (D) バリスタ：酸化亜鉛 (E) 発熱体：二酸化ケイ素 → 問23 無機化学及びセラミックス 次のうち、セラミックス製造法と、それに関する説明として、不適切なものはどれか。 → 問24 無機化学及びセラミックス 次の記述の下線部A～Eのうち、不適切なものの組合せはどれか。 X線回折計を用いることで物質の結晶構造を知ることができる。測定データを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。 （A）同じ組成の化合物の多形を同定することができる。 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。 （B）格子定数と組成の間に連続的な関係があるときは、格子定数を精密に測定することで成分の濃度を求めることが可能である。 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、 （C）多結晶粉末の結晶子径が0.2 µm程度より大きいとき、回折線の広がりから結晶子径を求めることができる。 （D）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は困難である。 （E）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ができる。 → 問25 無機化学及びセラミックス レーザーに関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 → 問26 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) グラファイトを構成する炭素原子の六員環は金属結合によって結合されている。 (B) グラファイトの層状構造において面内方向は金属に近い電気伝導性を示す。 (C) ダイヤモンドは炭素の高圧安定相で、電気伝導性は低く、熱を伝えにくい。 (D) カーボンナノチューブは炭素六員環が単層あるいは多層の同軸管状につらなった筒状物質で、高い強度を有する。 (E) C 60 はフラーレンと呼ばれ、炭素の五員12個と、六員環20個からなる。 → 問27 無機化学及びセラミックス 蛍石型構造とペロブスカイト型構造を持つ化合物に関する次の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（CaF 2 ）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12個のイオンがある。 (B) CaOやY 2 O 3 を固溶させたZrO 2 では、高温ではイオン半径が小さいZr 4+ の拡散係数が大きい。 (C) CaTiO 3 はペロブスカイト型構造を持ち、Ca 2+ とO 2- が立方最密充填構造を形成し、Ti 4+ が頂点位置を、O 2- が面心位置をそれぞれ占め、その体心位置にCa 2+ が配置されている。 (D) ペロブスカイト型構造を持つ化合物は立方晶とは限らずに、正方品、斜方晶、菱面体晶などの歪んだものも多い。 (E) Pb(Zr, Ti)O 3 はPbTiO 3 のTi 4+ の位置が不規則にZr 4+ に置換された結晶である。 → 問28 化学プロセス 理想気体の性質と蒸発潜熱に関する次の記述のうち、不適切なものはどれか。 → 問29 化学プロセス 高分子の固有粘度［η］は、希薄溶液の濃度依存性の測定値から、次式を用いて求めることができる。 $$ \left[\eta\right]=\lim_{c\rightarrow 0}\left(\eta/\eta_{s}-1\right)/c$$ ここで、c：濃度（g/cm 3 ）、η：高分子溶液の粘度、η s ：溶媒の粘度 古典的には図のような毛細管粘度計を用いて、異なる濃度cでの高分子溶液の表面が点L 1 からL 2 までに落ちる流下時間t f をそれぞれ測定することによって求めることができる。この際、t f は溶液粘度ηに比例することになる。ある高分子希薄溶液について、この粘度測定を行い、下のような結果が得られた場合、固有粘度として最も近い値はどれか。 → 問30 化学プロセス 閉じたバルブにより接続された大小2基のタンクがある。100 m 3 のタンク1には1 MPaの気体が充填されており、5 m 3 のタンク2には100 MPaの気体が充填されている。気体は共に同じ理想気体であり、温度は共に25℃である。閉じていたバルブを開けて、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。 断熱膨張による温度変化は考慮せず、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（Pa）、Vは容積（m 3 ）、nは気体の物質量（mol）、Rは気体定数（Jmol -1 K -1 ）、Tは気体の温度（K）である。 → 問31 化学プロセス 60℃の硫酸銅飽和水溶液200 gを20℃まで冷却して放置したところ、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。溶解度とは、100 gの水に溶解する溶質の質量（g）とする。 原子量は、H＝1、O＝16、Cu＝64、S＝32とする。 → 問32 化学プロセス 一般に、希薄成分Aが気相と液相の間に存在して平衡状態になっているとき、ヘンリーの法則が成り立つ。 $$ p_{A}=Hx_{A}$$ ここで、 P A ：A成分の気相の分圧（Pa） x A ：A成分の液相のモル分率（－） H：ヘンリー定数（Pa） である。 20℃、1気圧（1.01×10 5 Pa）の空気（20.1 vol%の酸素を含む）の中において平衡状態になっている水に溶けている酸素のモル分率（－）として、最も適切な値はどれか。 温度 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ H 2.6×10 9 3.3×10 9 4.1×10 9 4.8×10 9 水に対する酸素のヘンリー定数（単位Pa） → 問33 化学プロセス 直径D＝0.01 m、長さL＝2 mの円管内を平均流速u av ＝0.05 ms -1 で、密度ρ＝1000 kgm -3 、粘度μ＝1×10 -3 Pa・sの流体が流れている。この場合に得られるレイノルズ数 $$ Re=\rho u_{av} D / \mu$$ と層流・乱流の組合せとして、最も適切なものはどれか。 臨界レイノルズ数は2100であるとする。 → 問34 化学プロセス 内側に厚さx 1 ＝150 mm、熱伝導度k 1 ＝1.5 Wm -1 K -1 の断熱材を使い、外側に厚さx 2 ＝100 mm、熱伝導度λ 2 ＝0.2 Wm -1 K -1 の断熱材を用いた炉がある。定常状態において、炉内温度がT 1 ＝800℃、外面温度T 2 ＝140℃の時、内側の断熱材と外側の断熱材の境界面の温度Tとして最も適切なものはどれか。 熱伝導において、熱流束q（Wm -2 ）はフーリエの法則q＝－k（dT/dx）に従うものとする。 → 問35 化学プロセス 酵素は生体内において触媒として働く。酵素Eと基質Sが反応して酵素－基質複合体ESを作り。ESから生成物Pが生じると共に、Eは元に戻る。 この反応が定常状態であるとき、Pの生成速度rは、次の式で表される。 ただし、 C s は基質の濃度、C E は酵素の濃度、C ES は酵素一基質複合体ESの濃度である。ここで、C s を増やした場合のrの最大値として適切なものはどれか。 →