共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問100 (化学（第2問） 問5)
問題文
アルミニウムAlの工業的製造法に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
必要があれば、原子量は次の値を使うこと。
H 1.0 C 12 N 14 O 16
Na 23 Al 27 S 32 Cl 35.5
Ca 40 Cu 64
気体は、実在気体とことわりがない限り、理想気体とみなせるものとする。
原料であるボーキサイトは、Al2O3・nH2Oを主成分とし、SIO2やFe2O3を含むので、Al2O3を取り出す必要がある。
ボーキサイトの粉末を、加熱した高濃度の水酸化ナトリウムNaOH水溶液に混ぜると、溶解しない化合物と、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン［Al（OH）4］−を含む溶液に分離できる。（a）［Al（OH）4］−を含む溶液に二酸化炭素CO2の気体を通じると、（b）水酸化アルミニウムAl（OH）3の沈殿が生じる。沈殿として取り出した（c）Al（OH）3を加熱することでAl2O3が得られる。
得られた（d）Al2O3を氷晶石Na3AlF6とともに約1000℃で融解させ、溶融塩（融解塩）電解することで、Alを得ることができる。
b Al2O3を次の式（1）〜（3）に従って溶融塩電解させることで、Alを得ることができる。このとき、陰極・陽極ともに炭素C電極を用いる。陽極では式（2）と（3）の反応が同時に起こる。
陰極 Al3＋＋3e− → Al （1）
陽極 C＋O2− → CO＋2e− （2）
C＋2O2− → CO2＋4e− （3）
一定の電流を9650秒間流したところ、2.70✕105gのAlが生成し、陽極のCは1.08✕105g減少した。このときの電流と式（3）により発生したCO2の物質量の組合せとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、ファラデー定数は9.65✕104C／molとする。なお、流した電流はすべて式（1）〜（3）の反応のみに消費され、これら以外の反応は起こらないものとする。
必要があれば、原子量は次の値を使うこと。
H 1.0 C 12 N 14 O 16
Na 23 Al 27 S 32 Cl 35.5
Ca 40 Cu 64
気体は、実在気体とことわりがない限り、理想気体とみなせるものとする。
原料であるボーキサイトは、Al2O3・nH2Oを主成分とし、SIO2やFe2O3を含むので、Al2O3を取り出す必要がある。
ボーキサイトの粉末を、加熱した高濃度の水酸化ナトリウムNaOH水溶液に混ぜると、溶解しない化合物と、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン［Al（OH）4］−を含む溶液に分離できる。（a）［Al（OH）4］−を含む溶液に二酸化炭素CO2の気体を通じると、（b）水酸化アルミニウムAl（OH）3の沈殿が生じる。沈殿として取り出した（c）Al（OH）3を加熱することでAl2O3が得られる。
得られた（d）Al2O3を氷晶石Na3AlF6とともに約1000℃で融解させ、溶融塩（融解塩）電解することで、Alを得ることができる。
b Al2O3を次の式（1）〜（3）に従って溶融塩電解させることで、Alを得ることができる。このとき、陰極・陽極ともに炭素C電極を用いる。陽極では式（2）と（3）の反応が同時に起こる。
陰極 Al3＋＋3e− → Al （1）
陽極 C＋O2− → CO＋2e− （2）
C＋2O2− → CO2＋4e− （3）
一定の電流を9650秒間流したところ、2.70✕105gのAlが生成し、陽極のCは1.08✕105g減少した。このときの電流と式（3）により発生したCO2の物質量の組合せとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、ファラデー定数は9.65✕104C／molとする。なお、流した電流はすべて式（1）〜（3）の反応のみに消費され、これら以外の反応は起こらないものとする。
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問題
共通テスト（理科）試験 令和7年度（2025年度）追・再試験 問100（化学（第2問） 問5） （訂正依頼・報告はこちら）
アルミニウムAlの工業的製造法に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。
必要があれば、原子量は次の値を使うこと。
H 1.0 C 12 N 14 O 16
Na 23 Al 27 S 32 Cl 35.5
Ca 40 Cu 64
気体は、実在気体とことわりがない限り、理想気体とみなせるものとする。
原料であるボーキサイトは、Al2O3・nH2Oを主成分とし、SIO2やFe2O3を含むので、Al2O3を取り出す必要がある。
ボーキサイトの粉末を、加熱した高濃度の水酸化ナトリウムNaOH水溶液に混ぜると、溶解しない化合物と、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン［Al（OH）4］−を含む溶液に分離できる。（a）［Al（OH）4］−を含む溶液に二酸化炭素CO2の気体を通じると、（b）水酸化アルミニウムAl（OH）3の沈殿が生じる。沈殿として取り出した（c）Al（OH）3を加熱することでAl2O3が得られる。
得られた（d）Al2O3を氷晶石Na3AlF6とともに約1000℃で融解させ、溶融塩（融解塩）電解することで、Alを得ることができる。
b Al2O3を次の式（1）〜（3）に従って溶融塩電解させることで、Alを得ることができる。このとき、陰極・陽極ともに炭素C電極を用いる。陽極では式（2）と（3）の反応が同時に起こる。
陰極 Al3＋＋3e− → Al （1）
陽極 C＋O2− → CO＋2e− （2）
C＋2O2− → CO2＋4e− （3）
一定の電流を9650秒間流したところ、2.70✕105gのAlが生成し、陽極のCは1.08✕105g減少した。このときの電流と式（3）により発生したCO2の物質量の組合せとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、ファラデー定数は9.65✕104C／molとする。なお、流した電流はすべて式（1）〜（3）の反応のみに消費され、これら以外の反応は起こらないものとする。
必要があれば、原子量は次の値を使うこと。
H 1.0 C 12 N 14 O 16
Na 23 Al 27 S 32 Cl 35.5
Ca 40 Cu 64
気体は、実在気体とことわりがない限り、理想気体とみなせるものとする。
原料であるボーキサイトは、Al2O3・nH2Oを主成分とし、SIO2やFe2O3を含むので、Al2O3を取り出す必要がある。
ボーキサイトの粉末を、加熱した高濃度の水酸化ナトリウムNaOH水溶液に混ぜると、溶解しない化合物と、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン［Al（OH）4］−を含む溶液に分離できる。（a）［Al（OH）4］−を含む溶液に二酸化炭素CO2の気体を通じると、（b）水酸化アルミニウムAl（OH）3の沈殿が生じる。沈殿として取り出した（c）Al（OH）3を加熱することでAl2O3が得られる。
得られた（d）Al2O3を氷晶石Na3AlF6とともに約1000℃で融解させ、溶融塩（融解塩）電解することで、Alを得ることができる。
b Al2O3を次の式（1）〜（3）に従って溶融塩電解させることで、Alを得ることができる。このとき、陰極・陽極ともに炭素C電極を用いる。陽極では式（2）と（3）の反応が同時に起こる。
陰極 Al3＋＋3e− → Al （1）
陽極 C＋O2− → CO＋2e− （2）
C＋2O2− → CO2＋4e− （3）
一定の電流を9650秒間流したところ、2.70✕105gのAlが生成し、陽極のCは1.08✕105g減少した。このときの電流と式（3）により発生したCO2の物質量の組合せとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、ファラデー定数は9.65✕104C／molとする。なお、流した電流はすべて式（1）〜（3）の反応のみに消費され、これら以外の反応は起こらないものとする。
- 電流（A）：1.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：3.00✕103
- 電流（A）：1.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：6.00✕103
- 電流（A）：1.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：9.00✕103
- 電流（A）：3.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：3.00✕103
- 電流（A）：3.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：6.00✕103
- 電流（A）：3.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：9.00✕103
- 電流（A）：1.20✕106 発生したCO2の物質量（mol）：3.00✕103
- 電流（A）：1.20✕106 発生したCO2の物質量（mol）：6.00✕103
- 電流（A）：1.20✕106 発生したCO2の物質量（mol）：9.00✕103
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この過去問の解説 （2件）
01
陰極のAlの生成量は2.70×105/27=1.00×104mol
式(1)より、Alが1mol生成する時に電子が3mol発生します。
したがって電気量は、
3.00×104×9.65×104=2.895×109
電流を9650秒流しているので
(2.895×109)/9650=3.00×105Aとなります。
次に、陰極でのCO2の発生量を考えます。
陽極では式（2）と式（3）が同時に起きているため、
式（2）でのCOの発生量をxmol、式（3）でのCO2の発生量をymolとすると、
x+y=(1.08×105)/12=9.00×103・・・（A）
各式の電子の量から、
2x+4y=3.00×104・・・（B）
式（A）、（B）より、
x=3.00×104、y=6.00×104
となります。
よって、電流（A）：3.00✕105 発生したCO2の物質量（mol）：6.00✕103となります。
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02
陰極で生成したアルミニウム（原子量27）の物質量は
2.70×105g／27g/mol＝1.00×104mol
式⑴より、流れた電子e-の物質量は
1.00×104mol✕3＝3.00×104mol
よって求める電流をi（A）とすると
9.65×104C/mol✕3.00×104mol＝i（A）✕9650s
これより、i（A）＝3.00×105（A）
次に陽極で発生した一酸化炭素COおよび二酸化炭素CO2の物質量を、それぞれxmol、ymolとすると、陽極で消費された炭素C（原子量12）の物質量は
1.08×105g／12g/mol＝9.00×103mol
流れたe-の物質量は3.00×104molなので、式⑵、⑶より
xmol＋ymol＝9.00×103mol
2xmol＋4ymol＝3.00×104mol
これを解いて、x＝3.00×103mol、y＝6.00×103mol
以上のことから、求めるCO2の物質量は6.00×103molとなることが分かります。
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