高校化学と生物の教科書レベルの要点まとめと問題を解説します。2020年度センター試験化学の問題(第2問)と解説センター試験2020年度に行われたセンター試験化学の問題と第2問の解説です。おけるルシャトリエの原理などがあります。方程式の変形処理はありますが、計算はないと考えても良いです。第\(\,2\,\)問の問題です。\(\,\mathrm{Fe_3O_4}\,\)などがありますが生成条件によって違ってきます。この問題では構成原子数から求めます。第\(\,1\,\)問の最初のページの値から\(\,\mathrm{Fe=56}\,\)と原子量が与えられています。\frac{1.68}{56}=0.030\,(\,\mathrm{mol}\,)\)これと完全に反応した酸素\(\,\mathrm{O_2}\,\)分子の量が\(\,\mathrm{0.020\,(\,mol\,)}\,\)なので、(図\(\,1\,\)の横ばいになった点で鉄は完全に燃焼したと判断できる)原子の数としては\(\,\mathrm{0.040\,(\,mol\,)}\,\)が反応したことになります。よって、鉄と酸素の構成比は\(\,\mathrm{Fe:O=0.03:0.040=3:4}\,\)となるので\(\,\mathrm{Fe_3O_4}\,\)の四酸化三鉄。}\,\)またこの反応式は\(\hspace{10pt}3\,\mathrm{Fe}+2\,\mathrm{O_2}\,\rightarrow\,\mathrm{Fe_3O_4}\)鉄は\(\,\mathrm{0.030\,(\,mol\,)}\,\)が燃焼して,\(\,\mathrm{0.010\,(\,mol\,)}\,\)の\(\,\mathrm{Fe_3O_4}\,\)が生成しています。図\(\,1\,\)から鉄\(\,\mathrm{0.030\,(\,mol\,)}\,\)が完全に燃焼したとき、つまり\(\,\mathrm{0.010\,(\,mol\,)}\,\)の\(\,\mathrm{Fe_3O_4}\,\)が生成したとき\(\,\mathrm{2.5\,K\,}\,\)温度が上昇しています。生成熱は\(\,\mathrm{1\,mol}\,\)が生成したときの熱量、ということが分かっていれば計算は算数程度です。・・・\color{red}{1}\)を\(\,\mathrm{CuO}\,\)と\(\,\mathrm{Al_2O_3}\,\)の生成熱から作り出せば良いだけです。ここでは固体、液体、気体を区別する必要はないので省略します。・・・\color{magenta}{3}\)\(\,\color{blue}{2}\color{magenta}{3}\,\)から\(\,\color{red}{1}\,\)にないものを消せば良いので、酸素\(\,\mathrm{O_2}\,\)を消します。・・・\color{blue}{2’}\)この左辺右辺を入れかえておきます。}\,\)係数を合わせるように方程式をいじくっただけです。反応速度の次数を考える問題です。反応速度は\(\hspace{10pt}v=k\,[\mathrm{A}]^a\,[\mathrm{B}]^b\)となっていて指数の\(\,a,b\,\)が分かっていません。それを図\(\,2,3\,\)のきれいに読み取れる点から読み取ります。生成速度も\(\,2\,\)倍、\(\,10\,\)倍となっています。このことから生成速度は\(\,\mathrm{[A]^1}\,\)に比例し\(\,a=1\,\)となります。(他の点でもきれいです。生成速度は\(\,4\,\)倍、\(\,100\,\)倍となっています。このことから生成速度は\(\,\mathrm{[B]^2}\,\)に比例し\(\,b=2\,\)となります。\color{magenta}{4}=\color{red}{8}\,\)倍になります。反応速度と平衡状態の関係です。圧力を上げると右に圧力を下げると左に温度を上げる左に温度を下げると右に反応が進みやすくなるようになります。温度を下げると反応は遅くなります。触媒は平衡には関係ありませんが、活性化エネルギーを下げるので反応が早くなります。反応は遅くなりますが、右に平衡が寄るので生成物質が増えます。反応速度は速くなりますが、生成物質が増えるわけではありません。指示薬の呈する色が赤と黄色なのでメチルオレンジかメチルレッドかな?と推測しても関係ないのではっきり赤と黄色になる\(\,\mathrm{pH}\,\)を求めて図\(\,5\,\)と照らし合わせましょう。\,H^+\,+\,A^-}\,\)の平衡定数\(\,k\,\)が与えられています。10^{-5}\end{eqnarray}\)このとき\(\,\mathrm{pH=\color{red}{5}}\,\)。10^{-7}\end{eqnarray}\)このとき\(\,\mathrm{pH=\color{blue}{7}}\,\)。「\(\,\mathrm{pH}\,\)が\(\,\color{red}{5}\,\)から\(\,\color{blue}{7}\,\)でははっきりと赤か黄色か見分けられない」ということなので、中和点が\(\,\mathrm{pH}\,\)ジャンプの区間内にあると考えて、\(\,\mathrm{pH=5\color{red}{~}7}\,\)間を\(\,\mathrm{pH}\,\)ジャンプの区間に含んでいれば良いのです。イでは中和点が範囲にありません。ウではこの指示薬は適していません。}\,\)第\(\,2\,\)問はここまでです。第\(\,3\,\)問は無機物質、金属の定性分析、電池などです。当然ですが、例年通り幅広い範囲から、偏りのない出題になっていますね。高校化学と生物の要点と。