大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）本試験
問18 (化学基礎（第1問） 問1)

H₃O⁺の電子数は、以下のように求めることができます。

（構成原子の原子番号の合計） - （電荷数）
 

構成原子の原子番号の合計は、以下のようになります。

H : 原子番号1の原子 × 3個 = 3

O : 原子番号8の原子 × 1個 = 8

原子番号の合計 : 3 + 8 = 11
 

H₃O⁺は正電荷を1つ持っています。つまり、電荷数は＋1です。そのため、電子数は以下のようになります。

11 - （ +1 ） = 10

したがって、不正解です。

O原子は非共有電子対を2組持っています。そのうちの1組をH⁺に与えて結合してるため、残っている非共有電子対は1組となります。

したがって、正解です。

O–Hの結合が3本あり、どれも電子対を共有しているため、共有結合だと分かります。

したがって、正解です。

O原子に注目します。電子対は以下のとおりです。

結合電子対:3組

非共有電子対:1組

合計:4組

電子対が4組あるとき、原子の形は三角錐形になります。

したがって、正解です。

酸素は原子番号8番のため、電子を8個持ちます。
そのうち2つはK殻にあり、結合に関わる最外核のL殻には8-2=6個の電子があります。

最外殻の電子について電子式を書くと、最外殻には非共有電子対が2組(=電子4つ)と不対電子が2個あることがわかります。

水分子は1個の不対電子をもつ水素原子×2個と、酸素原子のもつ2個の不対電子がそれぞれ共有結合してできます。

さらに酸素原子の非共有電子対が、電子を1つも持たない水素イオンH^＋と配位結合すると、オキソニウムイオンができます。

以上から、オキソニウムイオン1個がもつ電子の数は
最外殻のL殻に6+2=8個、電子式には書いていないK殻の2個も合わせると

10個になります。

11個ではないので間違いです。

非共有電子対とは、ほかの原子と共有していない電子対のことです。
オキソニウムイオンは、共有電子対を3組(OとHをつなぐ電子)と非共有電子対を1組もちます。

オキソニウムイオンには、酸素原子と水素原子が結合した共有結合が3つあります。
そのうち1つは配位結合の様式で結合を形成しますが、結合後は配位結合も共有結合も区別がつかなくなるため、3つとも共有結合であると考えます。

化学物質は、基本的に偏りがない状態になろうとする傾向があります。
そのほうがエネルギー的に安定していて、存在しやすいためです。
オキソニウムイオンを構成する酸素原子×1個、水素原子×3個を均等に配置すると

三角錐になります。

アンモニア(NH₃)も同様の考え方で三角錐の構造をとります。