大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）追・再試験
問32 (化学基礎（第2問） 問1（3）)
問題文
18世紀の後半から、化学の基本法則が次々と発見され、物質に対する理解が深まった。化学の基本法則を利用して原子量を求める実験と、原子量を利用して物質の組成を求める実験に関する次の問いに答えよ。
アボガドロは、気体の種類によらず、同温・同圧で同体積の気体には、同数の分子が含まれるという仮説を提唱した。この仮説は、今日ではアボガドロの法則として知られている。次の実験Ⅰは、アボガドロの法則に基づいて、貴ガス（希ガス）元素の一つであるクリプトンKrの原子量を求めることを目的としたものである。
実験Ⅰ
ネオンNe 1.00gが入った容器がある。大きさと質量が等しい別の容器に、同温・同圧で同じ体積のKrを入れ、両方の容器を上皿天秤（びん）にのせた。両方の皿がつり合うには、図1に示すように、Neが入った容器をのせた皿に3.20gの分銅が必要であった。
NeとKrの原子は、いずれも最外殻電子の数が（ ア ）個である。これらの原子は、他の原子と反応したり結合をつくったりしにくい。このため、価電子の数は（ イ ）個とみなされる。NeとKrはいずれも単原子分子として存在するので、Neの原子量が20であることを用いて、Krの原子量を求めることができる。
b 実験Ⅰで用いたKrは、0℃、1.013✕105Paで何Lか。最も適当な数値を、次の選択肢のうちから一つ選べ。
アボガドロは、気体の種類によらず、同温・同圧で同体積の気体には、同数の分子が含まれるという仮説を提唱した。この仮説は、今日ではアボガドロの法則として知られている。次の実験Ⅰは、アボガドロの法則に基づいて、貴ガス（希ガス）元素の一つであるクリプトンKrの原子量を求めることを目的としたものである。
実験Ⅰ
ネオンNe 1.00gが入った容器がある。大きさと質量が等しい別の容器に、同温・同圧で同じ体積のKrを入れ、両方の容器を上皿天秤（びん）にのせた。両方の皿がつり合うには、図1に示すように、Neが入った容器をのせた皿に3.20gの分銅が必要であった。
NeとKrの原子は、いずれも最外殻電子の数が（ ア ）個である。これらの原子は、他の原子と反応したり結合をつくったりしにくい。このため、価電子の数は（ イ ）個とみなされる。NeとKrはいずれも単原子分子として存在するので、Neの原子量が20であることを用いて、Krの原子量を求めることができる。
b 実験Ⅰで用いたKrは、0℃、1.013✕105Paで何Lか。最も適当な数値を、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）追・再試験 問32（化学基礎（第2問） 問1（3）） （訂正依頼・報告はこちら）
18世紀の後半から、化学の基本法則が次々と発見され、物質に対する理解が深まった。化学の基本法則を利用して原子量を求める実験と、原子量を利用して物質の組成を求める実験に関する次の問いに答えよ。
アボガドロは、気体の種類によらず、同温・同圧で同体積の気体には、同数の分子が含まれるという仮説を提唱した。この仮説は、今日ではアボガドロの法則として知られている。次の実験Ⅰは、アボガドロの法則に基づいて、貴ガス（希ガス）元素の一つであるクリプトンKrの原子量を求めることを目的としたものである。
実験Ⅰ
ネオンNe 1.00gが入った容器がある。大きさと質量が等しい別の容器に、同温・同圧で同じ体積のKrを入れ、両方の容器を上皿天秤（びん）にのせた。両方の皿がつり合うには、図1に示すように、Neが入った容器をのせた皿に3.20gの分銅が必要であった。
NeとKrの原子は、いずれも最外殻電子の数が（ ア ）個である。これらの原子は、他の原子と反応したり結合をつくったりしにくい。このため、価電子の数は（ イ ）個とみなされる。NeとKrはいずれも単原子分子として存在するので、Neの原子量が20であることを用いて、Krの原子量を求めることができる。
b 実験Ⅰで用いたKrは、0℃、1.013✕105Paで何Lか。最も適当な数値を、次の選択肢のうちから一つ選べ。
アボガドロは、気体の種類によらず、同温・同圧で同体積の気体には、同数の分子が含まれるという仮説を提唱した。この仮説は、今日ではアボガドロの法則として知られている。次の実験Ⅰは、アボガドロの法則に基づいて、貴ガス（希ガス）元素の一つであるクリプトンKrの原子量を求めることを目的としたものである。
実験Ⅰ
ネオンNe 1.00gが入った容器がある。大きさと質量が等しい別の容器に、同温・同圧で同じ体積のKrを入れ、両方の容器を上皿天秤（びん）にのせた。両方の皿がつり合うには、図1に示すように、Neが入った容器をのせた皿に3.20gの分銅が必要であった。
NeとKrの原子は、いずれも最外殻電子の数が（ ア ）個である。これらの原子は、他の原子と反応したり結合をつくったりしにくい。このため、価電子の数は（ イ ）個とみなされる。NeとKrはいずれも単原子分子として存在するので、Neの原子量が20であることを用いて、Krの原子量を求めることができる。
b 実験Ⅰで用いたKrは、0℃、1.013✕105Paで何Lか。最も適当な数値を、次の選択肢のうちから一つ選べ。
- 0.560L
- 1.12L
- 1.68L
- 2.24L
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この過去問の解説 （3件）
01
この問題で覚えておくことは、すべての気体は標準状態で1mol=22.4Lであることです。
Ne1gの物質量は標準状態で 1÷20＝0.05molです。
同温同圧で同体積であることからKrも0.05molの物質量であり、全ての気体は1mol＝22.4Lであることから、
22.4×0.05=1.12Lとなります。
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02
この問題のポイントは標準状態（0℃、1.013×10⁵Pa）において、気体は1molあたり22.4Lの体積を占めるということを覚えているかどうかにあります。
まず実験Ⅰで用いられたNeの物質量は、Neの原子量が20なので
1.00g/20g/mol＝5.0×10⁻²mol
となります。
実験Ⅰで用いたNeとKrは同温・同圧で同じ体積なので同数の分子、つまり同じ物質量の分子が含まれていることになります。
したがって、実験Ⅰで用いたKrの0℃、1.013×10⁵Paにおける体積は
22.4L/mol✕5.0×10⁻²mol＝1.12L
と求めることができます。
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03
まずはじめに、Krの原子量を求めます。
Neの原子量:Krの原子量=Neの質量:Krの質量
Neの原子量およびNeとKrの質量が分かっているので、以下のように求まります。
20:Krの質量=1.00g:4.20g
Krの原子量=4.20×20 =84.0g/mol
次にKrの物質量を求めます。
Krの物質量=4.20g×84.0g/mol =0.050mol
Krは0℃、1.013✕105Paの標準状態であるので、1molあたりの気体の体積は22.4Lです。
したがって、Krの体積は、以下のように求まります。
0.050mol×22.4L/mol=1.12L
0℃、1.013✕105Paの標準状態では、1molあたりの気体の体積は22.4Lであることを覚えておきましょう！
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