毒物劇物取扱者 ⑤ 基礎化学3:電気化学・無機・有機

電池や電気分解などの電気化学と、無機・有機化学の基礎を学ぶ分野です。ボルタ電池・鉛蓄電池の正負極、電気分解で各極に生じる物質、活性化エネルギーや反応速度、金属のイオン化傾向、代表的な無機・有機化合物の性質と名称が頻出です。範囲が広く覚える項目も多いですが、電池の仕組みと反応の向きを図でイメージし、頻出物質を整理して押さえれば、実地科目の理解にもつながる得点分野になります。

この分野の問題40問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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155ボルタ電池において、負極となる金属はどれか。

  1. A亜鉛
  2. B
  3. C
  4. D白金
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正解:A亜鉛

ボルタ電池では、銅よりもイオン化傾向の大きい亜鉛が陽イオンとなって溶け出し電子を放出するため負極となります。

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156鉛蓄電池の放電時に起こる変化として正しいものはどれか。

  1. A正極の質量が減少する
  2. B電解液の硫酸の濃度が減少する
  3. C両極に硫酸鉛が溶解する
  4. D負極の質量が減少する
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正解:B電解液の硫酸の濃度が減少する

放電時、電解液の硫酸が消費されて水が生成するため、溶液中の硫酸濃度は減少します。

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157鉛蓄電池の正極に使われる物質はどれか。

  1. A
  2. B酸化鉛
  3. C二酸化鉛
  4. D硫酸鉛
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正解:C二酸化鉛

鉛蓄電池では、電子が流れ込む正極に二酸化鉛(PbO2)が用いられます。鉛(Pb)は負極です。

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158塩化銅(II)水溶液を電気分解したとき、陰極で起こる現象はどれか。

  1. A酸素が発生する
  2. B塩素が発生する
  3. C水素が発生する
  4. D銅が析出する
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正解:D銅が析出する

陰極には陽イオンが集まります。銅イオンは電子を受け取り、銅として析出します。

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159塩化ナトリウム水溶液の電気分解において、陰極に生じる物質として正しいものはどれか。

  1. A水素
  2. B塩素
  3. C酸素
  4. Dナトリウム
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正解:A水素

陰極では、ナトリウムイオンではなく溶媒の水が電子を受け取り、気体の水素が発生します。

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160反応物を活性化状態にするために必要な最小限のエネルギーを何というか。

  1. A結合エネルギー
  2. B活性化エネルギー
  3. C熱エネルギー
  4. D化学エネルギー
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正解:B活性化エネルギー

化学反応が進行するために超える必要がある、最小限のエネルギーを活性化エネルギーといいます。

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161正反応と逆反応の速さが等しくなり、見かけ上反応が停止しているように見える状態を何というか。

  1. A飽和状態
  2. B定常状態
  3. C平衡状態
  4. D活性化状態
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正解:C平衡状態

可逆反応において正反応と逆反応の反応速度が等しくなる状態を化学平衡(平衡状態)といいます。

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162窒素と水素からアンモニアを生成する可逆反応が平衡状態にあるとき、窒素の濃度を増やすと平衡はどのように移動するか。

  1. A左方向に移動する
  2. Bランダムに変動する
  3. C移動しない
  4. D右方向に移動する
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正解:D右方向に移動する

ル・シャトリエの原理により、窒素の増加を打ち消す方向、つまりアンモニアを生成する右方向(正反応)へ移動します。

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163常温において単体が液体である唯一の非金属元素はどれか。

  1. A臭素
  2. Bフッ素
  3. Cヨウ素
  4. D塩素
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正解:A臭素

ハロゲンのうち、臭素は常温で濃い赤褐色の液体です。

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164ハロゲン化銀のうち、水に溶けやすいものはどれか。

  1. A塩化銀
  2. B弗化銀
  3. C臭化銀
  4. D沃化銀
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正解:B弗化銀

塩化銀、臭化銀、沃化銀は水に溶けにくく沈殿を生じますが、弗化銀(AgF)のみ水に溶けます。

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165次の酸化物のうち、両性酸化物に分類されるものはどれか。

  1. ACO2
  2. BNa2O
  3. CZnO
  4. DSO2
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正解:CZnO

両性酸化物にはアルミニウム、亜鉛(ZnO)、スズ、鉛などの酸化物が該当します。

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166リチウム、ナトリウム、カリウムの炎色反応の色の組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. A橙赤・黄・青緑
  2. B黄・赤・黄緑
  3. C赤・青緑・黄
  4. D赤・黄・赤紫
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正解:D赤・黄・赤紫

炎色反応は、リチウムが赤色、ナトリウムが黄色、カリウムが赤紫色を示します。

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167塩化バリウムの炎色反応で観察される色はどれか。

  1. A黄緑色
  2. B青緑色
  3. C橙赤色
  4. D深赤色
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正解:A黄緑色

バリウムの炎色反応は黄緑色を示します。青緑色は銅、深赤色はストロンチウムです。

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168銀イオンを含む水溶液に希塩酸を加えたときに生じる沈殿はどれか。

  1. A黒色沈殿
  2. B白色沈殿
  3. C黄色沈殿
  4. D褐色沈殿
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正解:B白色沈殿

銀イオンに希塩酸を加えると、塩化銀の白色沈殿が生じます。

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169亜鉛イオンを含む水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液を過剰に加えた場合の変化として正しいものはどれか。

  1. A白色沈殿が生じたまま変化しない
  2. B青白色沈殿が生じる
  3. C白色沈殿が生じた後、溶けて無色になる
  4. D赤褐色沈殿が生じる
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正解:C白色沈殿が生じた後、溶けて無色になる

亜鉛イオンは水酸化ナトリウム水溶液を加えると白色沈殿を生じ、過剰に加えると溶けて無色になります。

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170アンモニア水を過剰に加えると、沈殿が溶けて深青色になる金属イオンはどれか。

  1. A鉄(III)イオン
  2. B亜鉛イオン
  3. Cアルミニウムイオン
  4. D銅イオン
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正解:D銅イオン

銅イオンにアンモニア水を過剰に加えると、青白色沈殿が溶けて深青色の溶液になります。

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171単結合のみからなる鎖式炭化水素の総称はどれか。

  1. Aアルカン
  2. Bアルケン
  3. Cアルキン
  4. Dアレーン
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正解:Aアルカン

単結合のみからなる飽和の鎖式炭化水素をアルカンといいます。

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172アセチレン(C2H2)の炭素間の結合はどれか。

  1. A単結合
  2. B三重結合
  3. C二重結合
  4. D配位結合
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正解:B三重結合

アルキンであるアセチレンは、分子内に炭素間の三重結合を1つもっています。

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173アセチレンに水を付加反応させたとき、最初に生じる不安定な化合物はどれか。

  1. Aエタノール
  2. B塩化ビニル
  3. Cビニルアルコール
  4. Dアセトアルデヒド
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正解:Cビニルアルコール

アセチレンに水を付加すると不安定なビニルアルコールが生じ、直ちにアセトアルデヒドに変化します。

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174分子式がCnH2nで表される、二重結合を1つ含む鎖式炭化水素はどれか。

  1. Aアルカン
  2. Bアルキン
  3. Cアレーン
  4. Dアルケン
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正解:Dアルケン

二重結合を1つ含む鎖式炭化水素はアルケンといい、一般式CnH2nで表されます。

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175「-OH」で表される官能基の名称はどれか。

  1. Aヒドロキシ基
  2. Bアルデヒド基
  3. Cカルボキシ基
  4. Dニトロ基
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正解:Aヒドロキシ基

-OHはヒドロキシ基(またはヒドロキシル基)と呼ばれ、アルコールなどの特性を表します。

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176次の化合物のうち、カルボキシ基をもつものはどれか。

  1. Aアセトン
  2. B酢酸
  3. Cエタノール
  4. Dジメチルエーテル
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正解:B酢酸

酢酸(CH3COOH)は、分子内にカルボキシ基(-COOH)をもつカルボン酸の一種です。

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177エタノールとジメチルエーテルの異性体としての関係はどれか。

  1. A幾何異性体
  2. B光学異性体
  3. C構造異性体
  4. D同位体
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正解:C構造異性体

両者は同じ分子式(C2H6O)ですが、官能基の種類や結合順序が異なるため構造異性体の関係にあります。

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178不斉炭素原子をもつ化合物に見られる、互いに鏡に映った構造をした異性体を何というか。

  1. A構造異性体
  2. B幾何異性体
  3. Cシストランス異性体
  4. D光学異性体
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正解:D光学異性体

互いに鏡に映った立体構造をもつ異性体を光学異性体(鏡像異性体)といいます。

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179第1級アルコールを酸化したとき、最初に生成する化合物群はどれか。

  1. Aアルデヒド
  2. Bケトン
  3. Cエーテル
  4. Dエステル
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正解:Aアルデヒド

第1級アルコールを酸化すると、まずアルデヒドになり、さらに酸化するとカルボン酸になります。

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1802-プロパノールを酸化して得られる物質はどれか。

  1. Aプロピオン酸
  2. Bアセトン
  3. Cプロパナール
  4. Dジエチルエーテル
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正解:Bアセトン

2-プロパノールは第2級アルコールであるため、酸化させるとケトンであるアセトンが得られます。

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181水によく溶け、その約37%の水溶液が「ホルマリン」と呼ばれる物質はどれか。

  1. Aギ酸
  2. Bメタノール
  3. Cホルムアルデヒド
  4. Dアセトアルデヒド
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正解:Cホルムアルデヒド

ホルムアルデヒドの約37%水溶液がホルマリンと呼ばれ、殺菌防腐剤や標本保存に用いられます。

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182アンモニア性硝酸銀水溶液にアルデヒドを加えて温めると銀が析出する反応を何というか。

  1. Aフェーリング反応
  2. Bビウレット反応
  3. Cヨードホルム反応
  4. D銀鏡反応
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正解:D銀鏡反応

アルデヒドの還元性により、銀イオンが還元されて銀が析出する反応を銀鏡反応といいます。

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183ヨードホルム反応を示す物質はどれか。

  1. Aアセトアルデヒド
  2. Bホルムアルデヒド
  3. Cメタノール
  4. Dジエチルエーテル
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正解:Aアセトアルデヒド

アセトアルデヒドやアセトンは、沃素と水酸化ナトリウムと反応してヨードホルムの黄色沈殿を生じます。

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184エステル化とは、カルボン酸と何から水分子が分離する反応か。

  1. Aアルデヒド
  2. Bアルコール
  3. Cアミン
  4. Dケトン
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正解:Bアルコール

カルボン酸とアルコールから水分子が分離する縮合反応によってエステルが生成します。

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185油脂に水酸化ナトリウム水溶液を加えて熱し、セッケンとグリセリンを生成する反応を何というか。

  1. Aエステル化
  2. B付加重合
  3. Cけん化
  4. D加水分解
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正解:Cけん化

エステルをアルカリによって加水分解する反応をけん化(鹸化)といいます。

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186炭素数が多く、分子中にカルボキシ基を1つもつ鎖式化合物を総称して何というか。

  1. A高級アルコール
  2. B芳香族カルボン酸
  3. C高分子化合物
  4. D高級脂肪酸
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正解:D高級脂肪酸

鎖式の1価カルボン酸を脂肪酸といい、そのうち炭素数の多いものを高級脂肪酸といいます。

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187アミノ酸の検出に用いられる反応はどれか。

  1. Aニンヒドリン反応
  2. Bビウレット反応
  3. Cキサントプロテイン反応
  4. Dフェーリング反応
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正解:Aニンヒドリン反応

アミノ酸の水溶液にニンヒドリン水溶液を加えて温めると青紫~赤紫色を呈します。

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188次のうち、側鎖に-NH2を含み塩基性アミノ酸に分類されるものはどれか。

  1. Aグルタミン酸
  2. Bリシン
  3. Cアラニン
  4. Dグリシン
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正解:Bリシン

リシンは側鎖にもアミノ基(-NH2)を含むため、塩基性アミノ酸に分類されます。

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189タンパク質水溶液を塩基性にし、少量の硫酸銅(II)水溶液を加えると赤紫色を呈する反応はどれか。

  1. Aニンヒドリン反応
  2. Bキサントプロテイン反応
  3. Cビウレット反応
  4. Dヨードホルム反応
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正解:Cビウレット反応

ビウレット反応は、タンパク質のペプチド結合を検出する呈色反応です。

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190ベンゼン環の水素原子をニトロ基(-NO2)で置換した化合物はどれか。

  1. Aピクリン酸
  2. Bアニリン
  3. Cトルエン
  4. Dニトロベンゼン
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正解:Dニトロベンゼン

ベンゼンに濃硝酸と濃硫酸の混合物を作用させる(ニトロ化)とニトロベンゼンが生成します。

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191ベンゼンに、鉄粉を触媒として塩素を作用させたときに生成する主な物質はどれか。

  1. Aクロロベンゼン
  2. Bスチレン
  3. Cヘキサクロロシクロヘキサン
  4. D塩化ビニル
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正解:Aクロロベンゼン

ベンゼンの塩素化により、置換反応が起こってクロロベンゼンが生成します。

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192フェノール類の水溶液に塩化鉄(III)水溶液を加えたときに呈する色はどれか。

  1. A黄色
  2. B青~紫色
  3. C白色
  4. D赤褐色
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正解:B青~紫色

フェノール類に塩化鉄(III)水溶液を加えると、特有の青~紫色を呈します。

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193安息香酸やフタル酸のように、ベンゼン環にカルボキシ基が結合した化合物を総称して何というか。

  1. Aフェノール類
  2. B芳香族アミン
  3. C芳香族カルボン酸
  4. D芳香族炭化水素
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正解:C芳香族カルボン酸

ベンゼン環の水素原子をカルボキシ基で置換した化合物を芳香族カルボン酸といいます。

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194アニリンは芳香族アミンの代表ですが、その水溶液の性質として正しいものはどれか。

  1. A強酸性
  2. B弱酸性
  3. C中性
  4. D弱塩基性
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正解:D弱塩基性

アニリンは分子中にアミノ基をもつため、アンモニアより弱いものの弱塩基性を示します。

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