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90 (化学(第1問) 問5)

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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90(化学(第1問) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

水H2O(分子量18)に関する次の問いに答えよ。

図2は1.01✕105Paの圧力のもとでの氷および水の密度の温度変化を表したものである。この図から読み取れる内容として正しいものはどれか。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
  • 0℃での氷1gの体積は同温での水1gの体積よりも小さい。
  • 氷の密度は0℃で最大になる。
  • 12℃での水の密度は、−4℃での過冷却の状態の水の密度よりも大きい。
  • 断熱容器に入った4℃の水の液面をゆっくりと冷却すると、温度の低い水が下の方へ移動する。

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この過去問の解説 (2件)

01

選択肢の条件とグラフを比較して判断をする問題です。

今回は水と氷の温度での密度を比較します。

選択肢1. 0℃での氷1gの体積は同温での水1gの体積よりも小さい。

0℃での氷1gの体積は同温での水1gの密度よりも小さいことから、

体積が大きいことが分かります。

よってこの記述は誤りです。

選択肢2. 氷の密度は0℃で最大になる。

氷のグラフを見ると右肩下がりとなっており、

0°Cでは最大ではありません。

よってこの記述は誤りです。

選択肢3. 12℃での水の密度は、−4℃での過冷却の状態の水の密度よりも大きい。

12℃での水の密度はと−4℃での水の密度を比較すると、

大きいことが分かります。

この記述は正しい、よってこの選択肢が正解となります。

選択肢4. 断熱容器に入った4℃の水の液面をゆっくりと冷却すると、温度の低い水が下の方へ移動する。

4℃の水より温度の低い水は密度が小さいことがわかります。

なので温度の低い水は上の方へ移動すると考えられます。

よってこの記述は誤りです。

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02

水は特殊な分子です。氷は水素結合がきれいに並んだ状態ですが、4℃の水の少し構造が崩れた状態が最も密になり、密度が大きくなります。コップの氷は水に浮かぶ、つまり氷の密度は0℃の水よりも小さいことを覚えておきましょう。

選択肢1. 0℃での氷1gの体積は同温での水1gの体積よりも小さい。

氷の入ったグラスに水をそそぐと氷は浮きますね。つまり、氷は水よりも比重が大きい→同じ重量では体積は大きくなります。

選択肢2. 氷の密度は0℃で最大になる。

図より、氷の密度は0℃で最小となることが分かります。一方、水は4℃で最大となります。これは、水分子が持つ水素結合と熱運動のバランスによるものです。

選択肢3. 12℃での水の密度は、−4℃での過冷却の状態の水の密度よりも大きい。

図を読み取りましょう。12℃の水と-4℃の水の密度を比較します。過冷却とは、水に衝撃を与えずにゆっくりと冷やすことで、水が0℃で凍らない状態を指します。

選択肢4. 断熱容器に入った4℃の水の液面をゆっくりと冷却すると、温度の低い水が下の方へ移動する。

図より、4℃の水は最も密度が大きいことがわかります。そのため、4℃から温度を下げていくと、4℃の水が下の方へ移動していきます。

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