(2001無機) 過去問

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2001 物質化学(無機) - 過去問

2000 年度以前の試験問題

　1998-2000 年度の試験問題を公開しています。講義内容は年度によって少しづつ異なりますので、過去の問題の中には 2001 年度の講義では触れない部分も若干含まれています。

2000 年度

科目名物質化学(無機系化合物)	教官名三好明	7月26日2時限試験時間90分
指定クラス 2年理1 (01-09, 26-27) 2年理23 (06, 08-09)	解答用紙両面2枚	計算用紙なし	持ち込み不可

物質化学（無機系化合物）試験問題

以下の問に答えよ。必要に応じて図表を参照せよ。
（試験中は問題に関する質問は一切受け付けない）

表 1.
正多面体	半径
正四面体		～0.225
正八面体		～0.414
立方体		～0.732

問 1. 以下の原子またはイオンの基底状態の電子配置を書け。
a) P, b) Y, c) Cr³⁺, d) Na⁺

問 2. H-Cl, Na-Cl 結合はどちらがイオン結合性が強いか？根拠を示して答えよ。

問 3. 右の表 1 は、半径 1 の球で構成される正多面体間隙にちょうど入る球の半径を示したものである。イオン半径 r (Na⁺) = 0.96 , r (Cs⁺) = 1.69 , r (Cl^-) = 1.81 から、a) NaCl, b) CsCl 結晶の (1)正イオンに対する陰イオンの配位数 (2)構造を予想せよ。結晶構造は陰イオンを、陽イオンをで表して図示すること。結晶構造の名称を示す必要はない。

図 1.
a)
b)
c)
d)

問 4. 酸素と硫黄の代表的な単体はそれぞれ O₂, S₈ である。このような違いの起こる理由を説明せよ。

問 5. 右の図 1 は二原子分子の分子軌道を模式的に示したものである。 a) - d) それぞれの軌道の C_v 対称種 (, など)、軌道角運動量の分子軸への射影の量子数を示せ。

問 6. BF₃, B₂H₆ 分子に関して以下の問いに答えよ。
a) それぞれの構造を図示し、その対称性を点群の記号で示せ。
b) BF₃ と比較して BH₃ は不安定で二量体 B₂H₆ となりやすいのはなぜか。
c) 二量体 B₂H₆ に特有の結合について説明せよ。

問 7. 第６周期金属の中で、W は最高、Hg は最低の融点を持つ。この理由を説明せよ。

問 8. 以下の反応における酸と塩基を判別せよ。また平衡はどちらに偏っているかを ('右' または '左' で) 答えよ。
a) [AgCl₂]^-(aq) + 2 CN^-(aq) [Ag(CN)₂]^-(aq) + 2 Cl^-(aq)
b) CH₃HgI + HCl CH₃HgCl + HI

問 9. [Mn(NCS)₆]^4- の磁気モーメントを測定したら 6.06 _B であった。磁気モーメントはほぼ spin only 式、に従うとして、中心金属の電子配置を t_2g^x e_g^y の形で示せ。

表 2. 酸・塩基の分類
硬い中間軟らかい

酸: H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺,
Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺,
Cr²⁺, Cr³⁺, Al³⁺,
SO₃, BF₃ Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺,
Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺,
SO₂, BBr₃ Cu⁺, Ag⁺, Au⁺, Tl⁺, Hg⁺,
Pd²⁺, Cd²⁺, Pt²⁺, Hg²⁺,
BH₃

塩基: F^-, Cl^-, OH^-, H₂O,
NH₃, CO₃^2-, NO₃^-, O^2-,
SO₄^2-, PO₄^3-, ClO₄^- NO₂^-, SO₃^2-,
Br^-, N₃^-, N₂,
C₆H₅N, SCN^- H^-, R^-, CN^-, CO, I^-,
SCN^-, R₃P, C₆H₆,
R₂S

(下線の原子が配位点)

表 2. 酸・塩基の分類
	硬い	中間	軟らかい
酸:	H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cr²⁺, Cr³⁺, Al³⁺, SO₃, BF₃	Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, SO₂, BBr₃	Cu⁺, Ag⁺, Au⁺, Tl⁺, Hg⁺, Pd²⁺, Cd²⁺, Pt²⁺, Hg²⁺, BH₃
塩基:	F^-, Cl^-, OH^-, H₂O, NH₃, CO₃^2-, NO₃^-, O^2-, SO₄^2-, PO₄^3-, ClO₄^-	NO₂^-, SO₃^2-, Br^-, N₃^-, N₂, C₆H₅N, SCN^-	H^-, R^-, CN^-, CO, I^-, SCN^-, R₃P, C₆H₆, R₂S
(下線の原子が配位点)

表 3. 元素の周期律表
族	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18

周期
周期							凡例
1	1.008 1 H 2.20						原子量原子番号元素電気陰性度 (Allred- Rochow)											4.003 2 He -
2	6.941 3 Li 0.97	9.012 4 Be 1.47					原子量原子番号元素電気陰性度 (Allred- Rochow)						10.81 5 B 2.01	12.01 6 C 2.50	14.01 7 N 3.07	16.00 8 O 3.50	19.00 9 F 4.10	20.18 10 Ne -
3	22.99 11 Na 1.01	24.31 12 Mg 1.23											26.98 13 Al 1.47	28.09 14 Si 1.74	30.97 15 P 2.06	32.07 16 S 2.44	35.45 17 Cl 2.83	39.95 18 Ar -
4	39.10 19 K 0.91	40.08 20 Ca 1.04	44.96 21 Sc 1.20	47.87 22 Ti 1.32	50.94 23 V 1.45	52.00 24 Cr 1.56	54.94 25 Mn 1.60	55.85 26 Fe 1.64	58.93 27 Co 1.70	58.69 28 Ni 1.75	63.55 29 Cu 1.75	65.39 30 Zn 1.66	69.72 31 Ga 1.82	72.61 32 Ge 2.02	74.92 33 As 2.20	78.96 34 Se 2.48	79.90 35 Br 2.74	83.80 36 Kr -
5	85.47 37 Rb 0.89	87.62 38 Sr 0.99	88.91 39 Y 1.11	91.22 40 Zr 1.22	92.91 41 Nb 1.23	95.94 42 Mo 1.30	(99) 43 Tc 1.36	101.1 44 Ru 1.42	102.9 45 Rh 1.45	106.4 46 Pd 1.35	107.9 47 Ag 1.42	112.4 48 Cd 1.46	114.8 49 In 1.49	118.7 50 Sn 1.72	121.8 51 Sb 1.82	127.6 52 Te 2.01	126.9 53 I 2.21	131.3 54 Xe -
6	132.9 55 Cs 0.86	137.3 56 Ba 0.97	La- Lu	178.5 72 Hf 1.23	180.9 73 Ta 1.33	183.8 74 W 1.40	186.2 75 Re 1.46	190.2 76 Os 1.52	192.2 77 Ir 1.55	195.1 78 Pt 1.44	197.0 79 Au 1.42	200.6 80 Hg 1.44	204.4 81 Tl 1.44	207.2 82 Pb 1.55	209.0 83 Bi 1.67	(210) 84 Po 1.76	(210) 85 At 1.96	(222) 86 Rn -
7	(223) 87 Fr 0.86	(226) 88 Ra 0.97	Ac- Lr	(261) 104 Rf -	(262) 105 Db -	(263) 106 Sg -	(262) 107 Bh -	(265) 108 Hs -	(266) 109 Mt -

Lantha-
noids
(La-Lu)

138.9

57
La

1.03

140.1

58
Ce

1.06

140.9

59
Pr

1.07

144.2

60
Nd

1.07

(145)

61
Pm

1.07

150.4

62
Sm

1.07

152.0

63
Eu

1.01

157.3

64
Gd

1.11

158.9

65
Tb

1.10

162.5

66
Dy

1.10

164.9

67
Ho

1.10

167.3

68
Er

1.11

168.9

69
Tm

1.11

173.0

70
Yb

1.06

175.0

71
Lu

1.14

Acti-
noids
(Ac-Lr)

(227)

89
Ac

1.00

232.0

90
Th

1.11

231.0

91
Pa

1.14

238.0

92
U

1.22

(237)

93
Np

1.22

(239)

94
Pu

1.22

(243)

95
Am

~1.2

(247)

96
Cm

~1.2

(247)

97
Bk

~1.2

(252)

98
Cf

~1.2

(252)

99
Es

~1.2

(257)

100
Fm

~1.2

(258)

101
Md

~1.2

(259)

102
No

(262)

103
Lr

1999 年度

担当教官：　三好明
試験日時：　平成１１年９月７日（火）10:50 ～ 12:20（90分）
指定クラス：２年理１(09-14, 29)・２年理２３(01-06, 16)
教科書・ノート・資料などの持ち込みは不可
答案用紙：　両面２枚
（印刷不鮮明の場合以外、試験問題に関する質問は受
け付けない）

物質化学（無機系化合物）試験問題

以下の問に答えよ。必要に応じて、下の周期律表を参照せよ。

1) 原子の M 殻（主量子数 = 3）には、最大何個の電子が収容できるか？方位量子数ごとに、各々の軌道に収容可能な電子数を示した上で答えよ。
2) 構成原理に基づいて、以下の原子の基底状態の電子配置を書け。
a) Si,　b) Br,　c) Ti
3) 12 族元素はしばしば、典型元素に分類される。この理由を、２価イオン（M²⁺）の電子配置を示した上で答えよ。
4) 気体 BeCl₂、固体 (BeCl₂)_n の結合はどのような結合であるかを、それぞれ説明せよ。
5) 酸素分子 O₂ が電子基底状態で３重項である理由を、分子軌道を示した上で答えよ。
6) ３中心２電子結合と３中心４電子結合を、例を挙げて説明せよ。
7) 14 族元素の酸化物の典型的な組成は、CO₂, SiO₂, GeO₂, SnO, PbOである。Sn 以降で組成が異なる理由を説明せよ。
8) ¹⁴C を用いた年代決定の方法を説明せよ。
9) 13 族と 15 族のハロゲン化物の例を示し、13 族と 15 族の化合物の特徴を対比させて説明せよ。
10) 典型元素の同族元素で、周期律表を下がると、一般に

結合は不利になる。この結果として化合物の安定な構造はどのように変化するか？例を示して答えよ。
11) 第３遷移系列（第６周期）金属の原子化エネルギーは W(タングステン) で最大、Hg(水銀) で最小となる。この理由を説明せよ。

[周期律表 (省略 - 2000 年度の問題と同様)]

1998 年度

担当教官：　三好明
試験日時：　平成１０年９月１日（火）10:50 ～ 12:20（90分）
指定クラス：２年理１(10-15, 29)・理２３(01-02, 04-06, 16)
教科書・ノート・資料などの持ち込みは不可
答案用紙：　両面２枚
（印刷が不鮮明などの場合以外、試験問題に関する質問
は受け付けない。）

物質化学（無機系化合物）試験問題

以下の問に答えよ。必要に応じて、下の周期律表・電気陰性度の表を参照せよ。

問題１
1) 構成原理に基づいて以下の原子の基底状態の電子配置を書け。
a) O (第 2 周期 16 族)　b) Ni (第 4 周期 10 族)
2) 水素原子の 2s 軌道と 2p 軌道のエネルギーは等しい。第 2 周期以降の原子では 2s 軌道が 2p 軌道よりも低くなる理由を説明せよ。
3) 13-16 族典型元素化合物の以下の性質は、周期律表を下がった時にどのように変化するか？その理由を示して説明せよ。
a) ハロゲン化物の構造・結合のイオン性 b) 酸化物の構造・結合のイオン性・酸性-塩基性
4) ヘリウムやラドンが岩石中に存在している理由を説明せよ。

問題２
1) 気体の HCl, NaCl 分子の結合はどちらがイオン結合性が強いか？理由を示して説明せよ。
2) PF₅ 分子の構造と結合形態を説明せよ。
3) B₂H₆ 分子の構造を示し、各々の結合の結合次数と結合の形態を説明せよ。
4) 第 3 遷移系列 (第 6 周期) 金属の融点は W(タングステン) で最高、 Hg(水銀) で最低となる。この理由を説明せよ。

問題３
1) O₂ 分子の分子軌道を示した上で、O₂ 分子とそのイオン (O₂^2-, O₂^-, O₂, O₂⁺) の結合次数を推定せよ。
2) 水溶液中で、亜塩素酸 (HOClO) と過塩素酸 (HOClO₃) はどちらが強い酸か？理由を示して答えよ。
3) BF₃, BCl₃, BBr₃ をルイス酸性の強い順に並べよ。またその理由を説明せよ。

[周期律表・電気陰性度の表 (省略 - 2000 年度の問題と同様)]

科目名物質化学(無機系化合物)	教官名三好明	7月26日2時限試験時間90分
指定クラス 2年理1 (01-09, 26-27) 2年理23 (06, 08-09)	解答用紙両面2枚	計算用紙なし	持ち込み不可