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115 (化学（第5問） 問5)

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。

イオンの質量（¹²C原子の質量を12とした「相対質量」）に対して、検出したそのイオンの個数（またはその最大値を100とした相対値で表した「相対強度」）をグラフにしたものを質量スペクトルという。

図2は、メタンCH₄を例としたイオン化の模式図である。外部から大きなエネルギーを与えると、CH₄から電子が放出され、CH₄^＋が生成する。与えられるエネルギーがさらに大きいと、CH₄^＋の結合が切断されたCH₃^＋やCH₂^＋などが生成することもある。
CH₄をあるエネルギーでイオン化したときの質量スペクトルを図3に、相対質量12～17のイオンの相対強度を表1に示す。相対質量が17のイオンは、天然に1％存在する¹³CH₄に由来する¹³CH₄^＋である。CH₄^＋のような、電子を放出しただけのイオンを「分子イオン」、CH₃^＋やCH₂^＋のような結合が切断されたイオンを「断片イオン」とよぶ。

あるエネルギーでメチルビニルケトンCH₃COCH＝CH₂（分子量70）をイオン化すると、図5の破線で示した位置で結合が切断された断片イオンができやすいことがわかっている。メチルビニルケトンの質量スペクトルとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、相対強度が10未満のイオンは省略した。