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112 (化学（第5問） 問2)
問題文
質量分析法に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
質量分析法では、（a）きわめて微量な成分を分析することができる。この方法では、真空中で原子や分子をイオン化した後、電気や磁気の力を利用して（b）イオンを質量ごとに分離し、これを検出することで、イオン化した原子や分子の個数を知ることができる。
下線部（b）に関連して、質量分析法により、ある元素の同位体の物質量の割合を測定することで、試料中に含まれるその元素の物質量を求めることができる。
ある金属試料X中に含まれる銀Agの物質量を求めるため、次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。金属試料X中に含まれていたAgの物質量は何molか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
実験Ⅰ Xをすべて硝酸に完全に溶解させ200mLとした。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが50.0％、109Agが50.0％であった。
実験Ⅱ 実験Ⅰで調製した溶液から100mLを取り分け、それに107Agの物質量の割合が100％であるAg粉末を5.00✕10−3mol添加し、完全に溶解させた。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが75.0％、109Agが25.0％であった。
質量分析法では、（a）きわめて微量な成分を分析することができる。この方法では、真空中で原子や分子をイオン化した後、電気や磁気の力を利用して（b）イオンを質量ごとに分離し、これを検出することで、イオン化した原子や分子の個数を知ることができる。
下線部（b）に関連して、質量分析法により、ある元素の同位体の物質量の割合を測定することで、試料中に含まれるその元素の物質量を求めることができる。
ある金属試料X中に含まれる銀Agの物質量を求めるため、次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。金属試料X中に含まれていたAgの物質量は何molか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
実験Ⅰ Xをすべて硝酸に完全に溶解させ200mLとした。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが50.0％、109Agが50.0％であった。
実験Ⅱ 実験Ⅰで調製した溶液から100mLを取り分け、それに107Agの物質量の割合が100％であるAg粉末を5.00✕10−3mol添加し、完全に溶解させた。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが75.0％、109Agが25.0％であった。
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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112（化学（第5問） 問2） （訂正依頼・報告はこちら）
質量分析法に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
質量分析法では、（a）きわめて微量な成分を分析することができる。この方法では、真空中で原子や分子をイオン化した後、電気や磁気の力を利用して（b）イオンを質量ごとに分離し、これを検出することで、イオン化した原子や分子の個数を知ることができる。
下線部（b）に関連して、質量分析法により、ある元素の同位体の物質量の割合を測定することで、試料中に含まれるその元素の物質量を求めることができる。
ある金属試料X中に含まれる銀Agの物質量を求めるため、次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。金属試料X中に含まれていたAgの物質量は何molか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
実験Ⅰ Xをすべて硝酸に完全に溶解させ200mLとした。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが50.0％、109Agが50.0％であった。
実験Ⅱ 実験Ⅰで調製した溶液から100mLを取り分け、それに107Agの物質量の割合が100％であるAg粉末を5.00✕10−3mol添加し、完全に溶解させた。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが75.0％、109Agが25.0％であった。
質量分析法では、（a）きわめて微量な成分を分析することができる。この方法では、真空中で原子や分子をイオン化した後、電気や磁気の力を利用して（b）イオンを質量ごとに分離し、これを検出することで、イオン化した原子や分子の個数を知ることができる。
下線部（b）に関連して、質量分析法により、ある元素の同位体の物質量の割合を測定することで、試料中に含まれるその元素の物質量を求めることができる。
ある金属試料X中に含まれる銀Agの物質量を求めるため、次の実験Ⅰ・Ⅱを行った。金属試料X中に含まれていたAgの物質量は何molか。最も適当な数値を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
実験Ⅰ Xをすべて硝酸に完全に溶解させ200mLとした。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが50.0％、109Agが50.0％であった。
実験Ⅱ 実験Ⅰで調製した溶液から100mLを取り分け、それに107Agの物質量の割合が100％であるAg粉末を5.00✕10−3mol添加し、完全に溶解させた。この溶液中の107Agと109Agの物質量の割合を質量分析法により求めたところ、107Agが75.0％、109Agが25.0％であった。
- 1.00✕10−3mol
- 5.00✕10−3mol
- 1.00✕10−2mol
- 5.00✕10−2mol
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この過去問の解説 （2件）
01
質量分析法についての問題です。
107Agと109Agの割合が75:25であることから求めます。
金属試料X中に含まれる銀Agの物質量をx(mol)とすると
107Ag：x/2mol
109Ag：x/2mol
と表せる。
半分に分けAg粉末を加えることより
107Ag：x/4+5.0×10-3mol
109Ag：x/4mol
となります。
割合を用いると
{x/4+5.0×10-3mol}/{x/4mol}=75/25
となりこの方程式を解くと、
x=1.00×10-2molとなる。
この選択肢が正解となります。
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02
107Agの差分から、Agの物質量を求める問題です。
X中のAgの物質量をnmolとすると、107Ag=109Ag=1/2nmolです。
半分量を取り出したので、
107Ag：1/4n+5×10-3mol
109Ag：1/4nmol
で、この比率が75:25になります。
(1/4n+5×10-3)÷(1/4n)=75/25
n=1×10-2molです。
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