共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)追・再試験
問34 (化学基礎(第2問) 問5)

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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34(化学基礎(第2問) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

身のまわりにある物質は、さまざまなpHの値を示す。純水H2OのpHの値は25℃で7であるが、大気中の二酸化炭素CO2が溶け込んだ水のpHの値は約5.6になる。
これは、式(1)のように電離して水素イオンH+と炭酸水素イオンHCO3-が生じるためである。

CO2+H2O ⇄ H++HCO3-・・・(1)

大気にはCO2の他にも微量の酸や塩基、塩(えん)などが含まれており、それらが溶け込むと雨水のpHは変化する。

雨水のpHの値を小さくする原因としてさまざまな物質が知られている。そのうち、人間の活動によって発生するいくつかの物質については、大気中への排出量を減らすための方法が利用されている。次の問いに答えよ。

ボイラーの使用時に発生するガスには二酸化硫黄SO2が含まれることがある。それを除くために、式(2)で表されるようにSO2を水酸化マグネシウムMg(OH)2および酸素O2と反応させて硫酸マグネシウムMgSO4とH2Oに変化させる方法が用いられている。

( ア )SO2+( イ )Mg(OH)2+O2 → ( ウ )MgSO4+2H2O・・・(2)

式(2)の係数の( ア )〜( ウ )に当てはまる数字を、後の選択肢のうちから一つ選べ。
  • ア:4  イ:2  ウ:2
  • ア:2  イ:4  ウ:2
  • ア:2  イ:2  ウ:2
  • ア:1  イ:2  ウ:1
  • ア:1  イ:2  ウ:2

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この過去問の解説 (3件)

01

正解は「ア:2 イ:2 ウ:2」です。

 

この問題では、化学反応式の左辺と右辺で、それぞれの原子の数が等しくなるように係数を決めることが重要です。

化学反応では、反応の前後で原子の種類や数は変わりません。

 

まず、問題の化学反応式を確認します。

(ア)SO₂+(イ)Mg(OH)₂+O₂ →(ウ)MgSO₄+2H₂O

右辺には2H₂Oがあるため、水素原子(H)は全部で4個あります。

左辺のMg(OH)₂には水素原子が2個含まれているので、イ=2になります。

 

次に、左辺のMg(OH)₂が2個になると、マグネシウム原子(Mg)も2個になります。

右辺のMgSO₄にもMgが2個必要なので、ウ=2になります。

 

最後に、右辺のMgSO₄が2個になると、硫黄原子(S)も2個になります。

左辺のSO₂にもSが2個必要なので、ア=2になります。

 

したがって、完成した化学反応式は次のようになります。

2SO₂+2Mg(OH)₂+O₂ → 2MgSO₄+2H₂O

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02

式(2)のうち、係数があきらかになっているのは、O2とH2Oですが、元素Hは右辺にH2Oのみにあるので、反応式全体のHの数は4つである事が分かります。

したがって、左辺の元素Hも4つなので(イ)は2である事が分かります。

すると、反応式中の元素Mgの数は2つである事が分かり、(ウ)は2である事が分かります。

また、反応式中の元素Sの数は2つである事が分かり、(ア)は2である事が分かります。

 

答え:(ア)2(イ)2(ウ)2

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03

化学反応式の量的関係を求める問題です。

式⑵の反応式のア、イ、ウにそれぞれa、b、cの係数を当てはめると

 

aSO2+bMg(OH)2+O2→cMgSO4+2H2O

 

右辺のH原子が4個なので、b=2となります。

よってc=2、a=2なので、正しい組合せはア:2、イ:2、ウ:2となることが分かります。

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