大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問28 (化学基礎（第2問） 問3)
問題文
宇宙ステーションの空気制御システムに関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
宇宙ステーションで人が生活するには、宇宙ステーション内の空気に含まれる酸素O2と二酸化炭素CO2の濃度を適切に管理する空気制御システムが必要である。空気制御システムでは、次の式（1）に示すように、水H2Oの電気分解を利用してO2が供給される。また、補充するH2Oの量を削減するために、式（2）のサバティエ反応の利用が試みられている（図1）。この反応では、触媒を用いてCO2と水素H2からメタンCH4とH2Oを生成するため、人の呼気に含まれるCO2の酸素原子をH2Oとして回収できる。
サバティエ反応の反応物であるCO2および生成物であるCH4に関する次の問いに答えよ。
次の化学反応式ア～エは、いずれも2種類の反応物からCO2が生じる化学反応を示している。ア～エの反応において、2種類の反応物をいずれも1molだけ用いて反応させるとき、生成できるCO2の物質量が最も多い反応はどれか。最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、いずれも記された反応のみが進行するものとする。
ア CaCO3＋2HCl ➞ CaCl2＋H2O＋CO2
イ （COOH）2＋H2O2 ➞ 2H2O＋2CO2
ウ Fe2O3＋3CO ➞ 2Fe＋3CO2
エ 2CO＋O2 ➞ 2CO2
宇宙ステーションで人が生活するには、宇宙ステーション内の空気に含まれる酸素O2と二酸化炭素CO2の濃度を適切に管理する空気制御システムが必要である。空気制御システムでは、次の式（1）に示すように、水H2Oの電気分解を利用してO2が供給される。また、補充するH2Oの量を削減するために、式（2）のサバティエ反応の利用が試みられている（図1）。この反応では、触媒を用いてCO2と水素H2からメタンCH4とH2Oを生成するため、人の呼気に含まれるCO2の酸素原子をH2Oとして回収できる。
サバティエ反応の反応物であるCO2および生成物であるCH4に関する次の問いに答えよ。
次の化学反応式ア～エは、いずれも2種類の反応物からCO2が生じる化学反応を示している。ア～エの反応において、2種類の反応物をいずれも1molだけ用いて反応させるとき、生成できるCO2の物質量が最も多い反応はどれか。最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、いずれも記された反応のみが進行するものとする。
ア CaCO3＋2HCl ➞ CaCl2＋H2O＋CO2
イ （COOH）2＋H2O2 ➞ 2H2O＋2CO2
ウ Fe2O3＋3CO ➞ 2Fe＋3CO2
エ 2CO＋O2 ➞ 2CO2
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問題
大学入学共通テスト（理科）試験 令和6年度（2024年度）本試験 問28（化学基礎（第2問） 問3） （訂正依頼・報告はこちら）
宇宙ステーションの空気制御システムに関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
宇宙ステーションで人が生活するには、宇宙ステーション内の空気に含まれる酸素O2と二酸化炭素CO2の濃度を適切に管理する空気制御システムが必要である。空気制御システムでは、次の式（1）に示すように、水H2Oの電気分解を利用してO2が供給される。また、補充するH2Oの量を削減するために、式（2）のサバティエ反応の利用が試みられている（図1）。この反応では、触媒を用いてCO2と水素H2からメタンCH4とH2Oを生成するため、人の呼気に含まれるCO2の酸素原子をH2Oとして回収できる。
サバティエ反応の反応物であるCO2および生成物であるCH4に関する次の問いに答えよ。
次の化学反応式ア～エは、いずれも2種類の反応物からCO2が生じる化学反応を示している。ア～エの反応において、2種類の反応物をいずれも1molだけ用いて反応させるとき、生成できるCO2の物質量が最も多い反応はどれか。最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、いずれも記された反応のみが進行するものとする。
ア CaCO3＋2HCl ➞ CaCl2＋H2O＋CO2
イ （COOH）2＋H2O2 ➞ 2H2O＋2CO2
ウ Fe2O3＋3CO ➞ 2Fe＋3CO2
エ 2CO＋O2 ➞ 2CO2
宇宙ステーションで人が生活するには、宇宙ステーション内の空気に含まれる酸素O2と二酸化炭素CO2の濃度を適切に管理する空気制御システムが必要である。空気制御システムでは、次の式（1）に示すように、水H2Oの電気分解を利用してO2が供給される。また、補充するH2Oの量を削減するために、式（2）のサバティエ反応の利用が試みられている（図1）。この反応では、触媒を用いてCO2と水素H2からメタンCH4とH2Oを生成するため、人の呼気に含まれるCO2の酸素原子をH2Oとして回収できる。
サバティエ反応の反応物であるCO2および生成物であるCH4に関する次の問いに答えよ。
次の化学反応式ア～エは、いずれも2種類の反応物からCO2が生じる化学反応を示している。ア～エの反応において、2種類の反応物をいずれも1molだけ用いて反応させるとき、生成できるCO2の物質量が最も多い反応はどれか。最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、いずれも記された反応のみが進行するものとする。
ア CaCO3＋2HCl ➞ CaCl2＋H2O＋CO2
イ （COOH）2＋H2O2 ➞ 2H2O＋2CO2
ウ Fe2O3＋3CO ➞ 2Fe＋3CO2
エ 2CO＋O2 ➞ 2CO2
- ア
- イ
- ウ
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この過去問の解説 （2件）
01
この問題のポイントとなるのは、2種類の反応物をいずれも1molだけ用いている点です。
ア.CO2を1mol生成するのにHClは2mol必要なので、CO2は0.5molだけ生じます。
イ.反応式よりCO2が2mol生成していることが分かります。
ウ.反応式よりCO2が1mol生成していることが分かります。
エ.CO2を2mol生成するのにCOは2mol必要なので、CO2は1molだけ生じます。
したがって設問の条件下で生成できるCO2の物質量が最も多い反応は（COOH）2＋H2O2→2H2O＋2CO2となります。
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02
2種類の反応物をいずれも1molだけ用いて反応させることがPOINTです。
CaCO3＋2HCl → CaCl2＋H2O＋CO2
CO₂を1 mol生成するには HClが2 mol必要です。
2種類の反応物を1molだけ用いて反応させるので、CO2は0.5 mol生成されます。
（COOH）2＋H2O2 → 2H2O＋2CO2
反応物は 1 mol : 1 mol で反応するので、CO2は2 mol生成されます。
Fe2O3＋3CO → 2Fe＋3CO2
CO₂を3 mol生成するには COが3 mol必要です。
2種類の反応物を1molだけ用いて反応させるので、CO2は1 mol生成されます。
2CO＋O2 → 2CO2
CO₂を2 mol生成するには COが2 mol必要です。
2種類の反応物を1molだけ用いて反応させるので、CO2は1 mol生成されます。
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