共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)追・再試験
問21 (化学基礎(第1問) 問4)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)追・再試験 問21(化学基礎(第1問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

同素体に関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
  • 炭素の同素体の一つである黒鉛は、電気を通す。
  • 酸素の同素体の一つであるオゾンは、常温・常圧で液体である。
  • リンの同素体には、空気中で自然発火するものがある。
  • 硫黄の同素体には、ゴムのような弾性を示すものがある。

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この過去問の解説 (3件)

01

同素体に関する問題です。

選択肢1. 炭素の同素体の一つである黒鉛は、電気を通す。

正しい

 

炭素Cの同素体の一つである黒鉛(グラファイト)は電気をよく通し、モーターなどに用いられています。

選択肢2. 酸素の同素体の一つであるオゾンは、常温・常圧で液体である。

誤り

 

オゾンO3は常温・常圧で気体です。

選択肢3. リンの同素体には、空気中で自然発火するものがある。

正しい

 

リンPの同素体の一つである黄リンは、空気中で自然発火します。

選択肢4. 硫黄の同素体には、ゴムのような弾性を示すものがある。

正しい

 

硫黄Sの同素体の一つであるゴム状硫黄は、ゴムのような弾性を示します。

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02

同素体に関する知識問題です。同素体とは同じ元素からなるが構造や性質が異なる単体のことです。

選択肢1. 炭素の同素体の一つである黒鉛は、電気を通す。

正しい。 

黒鉛は層状構造を持ち、層内で自由に動ける電子があるため電気を通します。同じ炭素の同素体であるダイヤモンドは電気を通しません。

黒鉛:層内の炭素が3つの共有結合をしており、残りの1つの価電子が層内を自由に動けるため電気を通します。

ダイヤモンド:炭素原子が4つの共有結合で正四面体状に結びついた構造で、すべての価電子が結合に使われているため自由に動ける電子がないため電気を通しません。

選択肢2. 酸素の同素体の一つであるオゾンは、常温・常圧で液体である。

誤り=正解。 

オゾンは常温・常圧では気体です。特有の臭いを持つ淡青色の気体です。

選択肢3. リンの同素体には、空気中で自然発火するものがある。

正しい。 

黄リンは空気中で自然発火します。そのため水中に保存する必要があります。

選択肢4. 硫黄の同素体には、ゴムのような弾性を示すものがある。

正しい。 

硫黄を溶融して冷水に注ぐと得られるゴム硫黄はゴムのような弾性を示します。

まとめ

同素体はダイヤモンド・黒鉛・フラーレン、酸素・オゾン、黄リン・赤リン、斜方硫黄・単斜硫黄・ゴム硫黄が代表例です。それぞれの性質の違いを整理して覚えておきましょう。

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03

この問題のポイントは、有名な同素体の性質をしっかり押さえられているかです。では選択肢をそれぞれ見ていきましょう。

選択肢1. 炭素の同素体の一つである黒鉛は、電気を通す。

炭素の同位体である黒鉛(グラファイト)は電気を通します。これは4つの価電子のうち3つのみが結合に使われ残りが自由電子として動けるためです。炭素の同位体には他にも、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブがあります。いずれも頻出なのでしっかり復習しておきましょう。

選択肢2. 酸素の同素体の一つであるオゾンは、常温・常圧で液体である。

酸素の同位体であるオゾンは、オゾン層などを意識してもらえると分かりやすいですが、無職特異臭の気体です。よってこの選択肢が誤りとなりますが、オゾンも頻出なのでしっかり復習しておきましょう。

選択肢3. リンの同素体には、空気中で自然発火するものがある。

リンの同素体である黄リンは自然発火するため水中で保管します。また毒性もある淡黄色ろう状固体です。また、もう一つの頻出の赤リンは毒性はなく自然発火もしません。マッチに使われています。この二つの性質の対比は共通テストでよく出題されるので確実に押さえておきましょう。

選択肢4. 硫黄の同素体には、ゴムのような弾性を示すものがある。

硫黄の同素体であるゴム状硫黄のことを指しています。硫黄の他の同素体には斜方硫黄と単斜硫黄があります。ゴム状硫黄は高分子で褐色であること、斜方硫黄、単斜硫黄は黄色で環状分子です。ここもしっかり押さえておきましょう。

まとめ

同素体は共通テストでは頻出分野です。共通テスト化学は思考問題で時間を使ってしまうので、知識問題は迷うことなくすぐに答えられるようにしましょう。余裕がある人は基本的知識を超えて例えばオゾンには二重結合が含まれるなども覚えておくといいでしょう。

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