大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問120 (化学（第5問） 問5)

食塩の製造過程で広く用いられているイオン交換膜法による海水の濃縮装置の模式図を図2に示す。陰イオン交換膜、陽イオン交換膜はそれぞれ陰イオン、陽イオンを選択的に透過させる膜である。これらを交互に配列して仕切った電解槽に海水を満たし、両端に直流電圧をかけると、陽極で塩化物イオンCl⁻が酸化により減少、陰極で水H₂Oの還元により水酸化物イオンOH⁻が増加し、この両極間の電荷の偏りを打ち消すようにイオンが移動する。このときイオン交換膜の性質によってイオンが減少する希釈室1・希釈室2と、イオンが増加する濃縮室に分かれ、濃縮室から塩化ナトリウムNaClが濃縮された海水を得ることができる。イオン交換膜法による海水の濃縮に関する後の問いに答えよ。

a　　陰イオン交換膜がCl⁻を選択的に透過させる様子を、図3に示す模式図を用いて次のように考える。
Cl⁻を選択的に透過させる陰イオン交換膜は、膜を貫通する細孔を多数もつ膜状の陰イオン交換樹脂に対して、陰イオンをあらかじめCl⁻に交換したものである。電解槽の両端に直流電圧をかけると膜の両側に電位差が生じ、膜の陰極側の溶液中にあるCl⁻は細孔に吸い込まれ、細孔内のCl⁻が陽極側に移動し、細孔の陽極側からは溶液中にCl⁻が放出される。陽極側溶液中のナトリウムイオンNa^＋は膜の表面に引き寄せられるが、官能基Xとの相互作用のために細孔内に入り込むことはできない。
Cl⁻を選択的に透過させる官能基X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。