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29 (化学基礎(第2問) 問2)

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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29(化学基礎(第2問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

エタノールC2H5OHは世界で年間およそ1億キロリットル生産されており、その多くはアルコール発酵を利用している。アルコール発酵で得られる溶液のエタノール濃度は低く、高濃度のエタノール水溶液を得るには蒸留が必要である。エタノールの性質と蒸留に関する、次の問いに答えよ。

文献によると、圧力1.013✕105Paで20℃のエタノール100gおよび水100gを、単位時間あたりに加える熱量を同じにして加熱すると、それぞれの液体の温度は図1の実線aおよびbのように変化する。t1,t2は残ったエタノールおよび水がそれぞれ50gになる時間である。一方、ある濃度のエタノール水溶液100gを同じ条件で加熱すると、純粋なエタノールや水と異なり、水溶液の温度は図1の破線cのように沸騰が始まったあとも少しずつ上昇する。この理由は、加熱により水溶液のエタノール濃度が変化するためと考えられる。図1の実線a、bおよび破線cに関する記述として下線部に誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • エタノールおよび水の温度を20℃から40℃へ上昇させるために必要な熱量は、水の方がエタノールよりも大きい
  • エタノール水溶液を加熱していったとき、時間t1においてエタノールは水溶液中に残存している
  • 純物質の沸点は物質量に依存しないので、水もエタノールも、沸騰開始後に加熱を続けて液体を蒸発させても液体の温度は変わらない。
  • エタノール50gが水50gより短時間で蒸発することから、1gの液体を蒸発させるのに必要な熱量は、エタノールの方が水より大きいことがわかる。

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この過去問の解説 (1件)

01

問題文の最後に、“誤りを含むものはどれか。最も適当なものを選べ” とあります。
勘違いしてしまいそうな表現ですが、誤った選択肢を探す問題です。

選択肢1. エタノールおよび水の温度を20℃から40℃へ上昇させるために必要な熱量は、水の方がエタノールよりも大きい

温度を上昇させるのにたくさんの熱が必要=加熱に時間がかかると理解します。
グラフを見ると、20℃~40℃に上昇させるのに、水のほうが時間が長くかかっています。

そのため、水のほうが加熱に必要な熱量が大きいと判断できます。
よって正解です。
 

選択肢2. エタノール水溶液を加熱していったとき、時間t1においてエタノールは水溶液中に残存している

グラフより、水のみであればt1のタイミングで温度が100℃になっているはずです。
ところがエタノール水溶液はt1のタイミングでまだ100℃になっていません。

これはエタノールが混ざっていることが原因と推測されます。
よって、t1においてエタノールは水溶液中に残存していると考えられます。

正解です。

選択肢3. 純物質の沸点は物質量に依存しないので、水もエタノールも、沸騰開始後に加熱を続けて液体を蒸発させても液体の温度は変わらない。

純物質の沸点は物質量に依存しません。

水が1molあっても100molあっても沸点は100℃です。
正解です。

選択肢4. エタノール50gが水50gより短時間で蒸発することから、1gの液体を蒸発させるのに必要な熱量は、エタノールの方が水より大きいことがわかる。

より短時間で蒸発するのであれば、より少ない熱で蒸発したことになります。
エタノールのほうが短時間で蒸発するので、それに必要な熱量はエタノールのほうが水より小さいです。
間違いです。
 

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