大問Ⅱ　16族元素と水素化合物の沸点、金属と酸素、酸化還元滴定、硫化物の溶解度積無機物質・物質の変化・難易度 標準　

18 ⑥（6）

　16族元素の原子は最外殻に6個の電子をもち、典型元素なのでその6個すべてが価電子である。

19 ②（2）

　最外殻電子が6個なので、電子を2個受け取ると希ガスと同じ安定な電子配置になる。

　したがって2価のイオンになりやすい。

20 ②（陰）

　電子を受け取ってイオンになるので、負の電荷をもつ陰イオン（O²⁻、S²⁻、Se²⁻）になる。

21 ①（O）

　同族では原子番号が小さいほど原子半径が小さく、最外殻電子が原子核に強く引きつけられる。

　したがってO・S・Seのうちイオン化エネルギーが最も大きいのはOである。

22 ①（O）

　電気陰性度も同族では上の元素ほど大きい。

　Oはフッ素に次いで電気陰性度が大きい元素である。

23 ⑤（H₂S）

　分子間に水素結合をもたないH₂SとH₂Seでは、分子量の小さいH₂Sの方がファンデルワールス力が弱く沸点が低い。

　したがって3つの中で最も沸点が低いのはH₂S（約−61℃）である。

24 ⑥（H₂Se）

　H₂SeはH₂Sより分子量が大きいぶんファンデルワールス力が強く、沸点は高い（約−41℃）。

　ただし水素結合をもたないので水よりは低い。

25 ④（H₂O）

　H₂Oは分子間に水素結合をもつため、分子量が最も小さいにもかかわらず沸点が100℃と著しく高い。

26 ⑥（ファンデルワールス力）

　H₂SeとH₂Sはどちらも水素結合をもたないので、沸点の差は分子量の違いによる分子間力の差で説明される。

　分子量が大きいほど強くなるこの分子間力をファンデルワールス力という。

27 ③（水素結合）

　電気陰性度の大きいOに結合したHは正に強く偏り、隣の分子のOの非共有電子対と強く引き合う。

　この結合を水素結合といい、ファンデルワールス力よりもずっと強い。

28 ④（K）

　アルカリ金属であるカリウムはイオン化傾向が非常に大きい。

　常温の乾いた空気中でもただちに酸化されて金属光沢を失うため、石油中に保存する。

29 ①（Al）

　アルミニウムは表面に緻密な酸化アルミニウムの被膜（不動態）をつくり、内部が保護されて酸化が進まない。

　一方、粉末にすると表面積が大きくなり、空気中で熱すると白い光を発して激しく燃える（テルミット反応で利用される性質）。

30 ②（Au）

　金はイオン化傾向が最も小さい部類の金属で、化学的に非常に安定である。

　空気中で酸素とは反応せず、金属光沢を保つ。

31 ⑨（−1）

　過酸化水素H₂O₂は過酸化物なので、酸素の酸化数は例外的に−1である。

　（H＝＋1が2個、全体で0なのでO1個あたり−1。）

32 ⑧（0）

　生成するO₂は単体なので、構成する酸素原子の酸化数は0である。

33 ①（＋7）

　MnO₄⁻のMnの酸化数をxとすると、x＋4×(−2)＝−1。

　これを解いてx＝＋7である。

34 ⑥（＋2）

　硫酸酸性ではMnO₄⁻＋8H⁺＋5e⁻ → Mn²⁺＋4H₂Oと還元される。

　単原子イオンの酸化数は価数に等しいのでMn²⁺は＋2。

35 ⑥（60.0）

　過酸化水素水34.0 g中のH₂O₂は34.0×(3.00/100)＝1.02 g、物質量は1.02/34.0＝0.0300 mol。

　半反応式MnO₄⁻＋8H⁺＋5e⁻ → Mn²⁺＋4H₂OとH₂O₂ → O₂＋2H⁺＋2e⁻で授受する電子数をそろえると、KMnO₄：H₂O₂＝2：5。

　必要なKMnO₄は0.0300×(2/5)＝0.0120 molで、体積は0.0120/0.200＝0.0600 L＝60.0 mL。

36 ⑥（希硫酸）

　キップの装置ではFeS＋H₂SO₄ → H₂S＋FeSO₄の反応で硫化水素を発生させる。

　希硝酸は酸化作用をもち硫化水素を酸化してしまうので使えない。

37 ⑥（0.160）

　反応はCl₂＋H₂S → S＋2HClで、析出する黄色粉末は硫黄である。

　Cl₂は0.224/22.4＝1.00×10⁻² mol、H₂Sは0.112/22.4＝5.00×10⁻³ molで、係数比1：1に対しH₂Sが不足している。

　したがって生じる硫黄は5.00×10⁻³ mol、質量は5.00×10⁻³×32.0＝0.160 g。

38 ⑧（3.11）

　沈殿が生じない条件は[Zn²⁺][S²⁻]≦K_spなので、[S²⁻]≦2.00×10⁻¹⁸/(1.00×10⁻²)＝2.00×10⁻¹⁶ mol/L。

　式(1)を変形すると[H⁺]＝√(K[H₂S]/[S²⁻])で、[S²⁻]が上限のとき[H⁺]は最小、すなわちpHは最大になる。

　[H⁺]＝√(1.20×10⁻²¹×0.100/(2.00×10⁻¹⁶))＝√(6.00×10⁻⁷)なので、pH＝−(1/2)log₁₀(6.00×10⁻⁷)＝(1/2){7−(0.301＋0.477)}＝3.111。