化学基礎

共通テスト対策

この科目の共通テストでの傾向

化学基礎は、共通テストの理科科目の中では「基礎を付した科目」の一つで、多くの場合、もう一つの基礎科目(物理基礎・生物基礎・地学基礎のいずれか)と組み合わせて、2科目で60分という時間の中で解答します。そのため、1科目あたりにかけられる時間は限られており、知識を正確に覚えているだけでなく、その場で計算し、資料を読み取るスピードも求められます。

出題形式は、単純な知識問題や計算問題だけでなく、実験の手順やグラフ・表を読み取らせる問題、日常生活や社会と関連づけた題材を扱う問題、会話文形式で考察を進めさせる問題など、バラエティーに富んでいます。単に公式や化学反応式を覚えているだけでは対応しきれず、「なぜそうなるのか」という理解や、与えられたデータをその場で処理する力が試されるのが特徴です。

頻出単元としては、物質量(mol)を使った計算(化学反応式の量的関係を含む)がほぼ毎年出題される中心的なテーマです。また、酸と塩基(中和反応・中和滴定・pH)や、酸化還元反応(酸化数・酸化剤還元剤・電池)からの出題も安定して多く見られます。物質の構成(原子の構造・周期表・化学結合)は、単独の大問としてだけでなく、他の単元の前提知識としても頻繁に絡んできます。

時間配分としては、まず全体にざっと目を通して、知識だけで即答できる問題から手をつけるのがおすすめです。計算が必要な問題やグラフ・資料の読み取り問題は、時間がかかりやすいので、落ち着いて処理できるように後半にまとめて取り組むとよいでしょう。有効数字や単位(mol、mol/L、gなど)の見落としがないか、計算後に必ず確認する習慣をつけてください。

単元別の対策ポイント

物質の構成

  • 原子の構造(陽子・中性子・電子の数)、同位体、電子配置と周期表の関係は、他の単元(イオンの生成、化学結合)の土台になるので、確実に理解しておきましょう。
  • イオン結合・共有結合・金属結合それぞれの特徴(構成する粒子、結合の強さ、電気伝導性など)を、身近な物質の例とセットで整理しておくと、性質を問う問題に対応しやすくなります。
  • 混合物の分離操作(ろ過・蒸留・再結晶・クロマトグラフィー)は、操作名と原理、使う実験器具の組み合わせが問われやすいポイントです。

物質量と化学反応式

  • 物質量(mol)、モル質量、気体のモル体積($22.4\ \mathrm{L/mol}$、標準状態)の関係は、共通テストで最も出題頻度が高い計算の土台です。単位を意識しながら、何を求めるためにどの関係式を使うのかを、毎回確認する習慣をつけましょう。
  • 溶液の濃度(質量パーセント濃度・モル濃度)どうしの変換は、密度を経由する計算でつまずきやすいポイントです。「溶液全体の質量・体積」と「溶質だけの質量・物質量」を混同しないように注意しましょう。
  • 化学反応式の係数比がそのまま物質量の比になるという考え方を使い、与えられた物質の量から、反応する(生成する)別の物質の量を求める計算に習熟しておきましょう。

酸と塩基

  • $\mathrm{pH}=-\log_{10}[\ce{H+}]$ の計算は、$\log_{10}2$、$\log_{10}3$ などの値が問題文で与えられることが多いので、対数の性質(積は和になる、$\log_{10}5=1-\log_{10}2$ など)を使いこなせるようにしておきましょう。
  • 中和の量的関係($n_{酸}\times a=n_{塩基}\times b$)は、酸・塩基の強弱によらず成り立つことを理解しておくと、弱酸・弱塩基が関わる計算にも落ち着いて対応できます。
  • 中和滴定の実験操作(器具の使い方、共洗いの要不要)や、指示薬の変色域と中和点のpHの対応関係は、実験考察形式の問題として頻出です。

酸化還元反応

  • 酸化数の決定ルールは、機械的に(単体→イオン→化合物の順に)当てはめられるように練習しておきましょう。特に過酸化物のような例外パターンは、狙われやすいポイントです。
  • 酸化剤・還元剤の判定(「相手を酸化する物質は自分が還元される」という関係)を、電子の授受のイメージとセットで確認しておきましょう。
  • イオン化傾向の順列と、金属と水・酸との反応性の違い、電池の正極・負極の判断は、暗記だけでなく「なぜそうなるか」を説明できるようにしておくと、応用的な出題にも対応できます。

実戦問題

共通テスト形式の問題を解いて、実戦力を確認してみましょう。

実戦問題1

問題

ある気体を標準状態(0℃、$1.013\times10^5\ \mathrm{Pa}$)ではかったところ、体積は $2.24\ \mathrm{L}$ であった。この気体の物質量として最も適当な数値を、次の①~④のうちから一つ選べ。

① $0.10\ \mathrm{mol}$ ② $0.25\ \mathrm{mol}$ ③ $1.0\ \mathrm{mol}$ ④ $2.0\ \mathrm{mol}$

解答・解説を見る

標準状態では、気体1molあたりの体積は $22.4\ \mathrm{L}$ です。この気体の物質量を $n\ \mathrm{mol}$ とすると、

$n = \frac{2.24}{22.4} = 0.10\ \mathrm{mol}$

答え:①

実戦問題2

問題

$0.020\ \mathrm{mol/L}$ の水酸化バリウム $\ce{Ba(OH)2}$ 水溶液のpHとして最も適当な数値を、次の①~④のうちから一つ選べ。ただし $\ce{Ba(OH)2}$ は水溶液中で完全に電離するものとし、$\log_{10}2=0.30$ とする。

① $11.4$ ② $12.6$ ③ $12.9$ ④ $13.4$

解答・解説を見る

$\ce{Ba(OH)2 -> Ba^2+ + 2OH-}$ より、$\ce{Ba(OH)2}$ は2価の塩基なので、

$[\ce{OH-}] = 2\times0.020 = 4.0\times10^{-2}\ \mathrm{mol/L}$

$\log_{10}4=2\log_{10}2=0.60$ を使うと、

$\mathrm{pOH} = -\log_{10}(4.0\times10^{-2}) = -(0.60-2) = 1.40$

$\mathrm{pH} = 14-1.40 = 12.60$

答え:②

実戦問題3

問題

家庭用漂白剤の成分として使われる次亜塩素酸ナトリウム $\ce{NaClO}$ について、この化合物中の塩素原子の酸化数として最も適当な数値を、次の①~④のうちから一つ選べ。

① $-1$ ② $0$ ③ $+1$ ④ $+3$

解答・解説を見る

$\ce{Na}$ の酸化数は $+1$、$\ce{O}$ の酸化数は $-2$ です。$\ce{Cl}$ の酸化数を $x$ とすると、化合物全体の酸化数の総和は $0$ になるので、

$(+1) + x + (-2) = 0$

$x = -1+2 = +1$

答え:③