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)

問題文

次の問いに答えよ。

オキソニウムイオンH₃O^＋に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。

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問題

大学入学共通テスト（理科）試験令和4年度（2022年度）本試験問18（化学基礎（第1問）問1）（訂正依頼・報告はこちら）

次の問いに答えよ。

オキソニウムイオンH₃O^＋に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。

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化学結合(共有結合、配位結合、イオン結合、金属結合)に関する問題です。
この問題でおさえるポイントは次の2点です。
・オキソニウムイオンがどの化学結合によってできているのか？
・それはどんな特徴をもった化学結合なのか？

オキソニウムイオンは水分子H₂Oの非共有電子対と水素イオンH^＋(水素原子から電子が1つ失われたもの)が「配位結合」してできた錯イオンです。

配位結合の特徴を理解できると選択肢を絞ることができます。

選択肢1. イオン1個がもつ電子の数は11個である。

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。

選択肢2. 非共有電子対を1組もつ。

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。

選択肢3. HとOの間の結合はいずれも共有結合である。

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。

選択肢4. 三角錐（すい）形の構造をとる。

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。

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