共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問113 (化学(第4問) 問6)
問題文
天然の有機化合物にも顔料や染料として用いられているものがある。藍(あい)は、「青は藍より出(いで)て藍より青し」と『荀子(じゅんし)』にあるように、古来より使用されてきた染料である。日本では、タデ科植物のアイ(藍)などから得られるインジゴが藍染めに利用されてきた。インジゴの構造式を図1に示す。
インジゴは水に不溶であり、このままでは染色に用いることができないが、塩基性の条件で適切な還元剤を使用すると、(a)還元されて水に溶けるようになる。この水溶液に繊維を浸けてから、空気にさらすと(b)酸化されて、水に不溶なインジゴに戻るため、繊維を水洗いしても色落ちしない。
現在ではインジゴを含め、さまざまな染料が人工合成されるようになっており、その代表的なものとしてアゾ化合物がある。アゾ化合物は繊維等を染める目的以外にも利用され、例えば化学分野では、(c)メチルオレンジが中和滴定の指示薬として用いられている。
a 下線部(a)について、水に不溶なインジゴは、後の式(3)と(4)に示すように、還元剤である亜ジチオン酸ナトリウムNa2S2O4の塩基性水溶液により、水溶性のロイコインジゴに還元される。
いま、インジゴをロイコインジゴに変換して水に溶解させるのに必要なNa2S2O4(式量174)の量を求めるために、次の実験を行った。
実験 図2に示すように、1.0mol/Lの水酸化ナトリウムNaOH水溶液200mLに、質量x(g)の粉末のインジゴ(分子量262)を加える。これを加熱してよくかき混ぜながら、0.20mol/LのNa2S2O4水溶液を滴下し、インジゴの粉末がすべて消失するまでに加えたNa2S2O4水溶液の滴下量V(mL)を測定した。
インジゴの質量x(g)が、それぞれ0.010g,0.020g,0.050g,0.10gであるときに、加えたNa2S2O4水溶液の滴下量V(mL)を表したグラフとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、この実験において式(3)と(4)以外の反応は考えないものとする。
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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113(化学(第4問) 問6) (訂正依頼・報告はこちら)
天然の有機化合物にも顔料や染料として用いられているものがある。藍(あい)は、「青は藍より出(いで)て藍より青し」と『荀子(じゅんし)』にあるように、古来より使用されてきた染料である。日本では、タデ科植物のアイ(藍)などから得られるインジゴが藍染めに利用されてきた。インジゴの構造式を図1に示す。
インジゴは水に不溶であり、このままでは染色に用いることができないが、塩基性の条件で適切な還元剤を使用すると、(a)還元されて水に溶けるようになる。この水溶液に繊維を浸けてから、空気にさらすと(b)酸化されて、水に不溶なインジゴに戻るため、繊維を水洗いしても色落ちしない。
現在ではインジゴを含め、さまざまな染料が人工合成されるようになっており、その代表的なものとしてアゾ化合物がある。アゾ化合物は繊維等を染める目的以外にも利用され、例えば化学分野では、(c)メチルオレンジが中和滴定の指示薬として用いられている。
a 下線部(a)について、水に不溶なインジゴは、後の式(3)と(4)に示すように、還元剤である亜ジチオン酸ナトリウムNa2S2O4の塩基性水溶液により、水溶性のロイコインジゴに還元される。
いま、インジゴをロイコインジゴに変換して水に溶解させるのに必要なNa2S2O4(式量174)の量を求めるために、次の実験を行った。
実験 図2に示すように、1.0mol/Lの水酸化ナトリウムNaOH水溶液200mLに、質量x(g)の粉末のインジゴ(分子量262)を加える。これを加熱してよくかき混ぜながら、0.20mol/LのNa2S2O4水溶液を滴下し、インジゴの粉末がすべて消失するまでに加えたNa2S2O4水溶液の滴下量V(mL)を測定した。
インジゴの質量x(g)が、それぞれ0.010g,0.020g,0.050g,0.10gであるときに、加えたNa2S2O4水溶液の滴下量V(mL)を表したグラフとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。ただし、この実験において式(3)と(4)以外の反応は考えないものとする。
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この過去問の解説 (1件)
01
Na2S2O4+4NaOH→2Na2SO3+2Na++2H2O・・・⑶
インジゴ+2e-→ロイコインジゴ・・・⑷
式⑶及び⑷より、1molの亜ジチオン酸ナトリウムNa2S2O4から2molの電子が放出され、それをインジゴが受け取っています。
このことから、インジゴ1molとNa2S2O41molが過不足なく反応することが分かります。
ここでインジゴの物質量は
x(g)/262g/mol=x/262mol
滴下したNa2S2O4水溶液の体積をV(mL)とすると
x/262mol=0.20mol/L×V/1000(L)
これより、V≒19x(mL)となります。
よって
x=0.02の時 V=0.38
x=0.05の時 V=0.95
x=0.10の時 V=1.9
この3点を通るグラフを選べば正解となります。
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