阪大 過去問 2026年 化学｜AI解答・解説・シミュレーション｜アトリエファクトリー

化　学　問　題

（解答はすべて化学解答用紙に記入すること）

【注意】

1.　必要があれば次の数値を用いよ。

　H の原子量＝1.0，C の原子量＝12.0，N の原子量＝14.0，O の原子量＝16.0，Ag の原子量＝108

　気体定数　$R=8.3$ J/(K・mol)

　$\sqrt{2}=1.41$，$\sqrt{3}=1.73$，$\sqrt{5}=2.24$

2.　特にことわらない限り，構造式は下の例にならって示すこと。

3.　体積の単位記号 L はリットルを表す。

4.　字数制限のある解答は，下の例にならって書くこと。

第1問

〔1〕　以下の文章を読み，問 1〜問 7 に答えよ。

　単体の鉄は，希硫酸中で ア を発生しながら溶解する。このとき得られた水溶液を濃縮すると，淡緑色の硫酸鉄(Ⅱ)七水和物の結晶が得られる。硫酸鉄(Ⅱ)の水溶液にヘキサシアニド鉄(Ⅲ)酸カリウムの水溶液を加えると A 色の沈殿が生じる。また，単体の鉄は濃硝酸を加えると イ となり溶解しない。一方，単体の銅は希硫酸には溶けないが，①熱濃硫酸には溶けて硫酸銅(Ⅱ)を生じる。硫酸銅(Ⅱ)の水溶液を濃縮すると，硫酸銅(Ⅱ)五水和物の B 色の結晶が析出する。硫酸鉄(Ⅱ)水溶液と硫酸銅(Ⅱ)水溶液のそれぞれに少量のアンモニア水を加えると，いずれも沈殿を生じる。しかし，②さらに過剰のアンモニア水を加えると，片方の沈殿は完全に溶解し，C 色の水溶液となる。

問 1　ア の空欄にあてはまる気体の物質名を答えよ。

問 2　イ の空欄にあてはまる適切な語句を答えよ。

問 3　A 〜 C の空欄にあてはまる色の組合せとして最も適切なものを，(a)〜(h) から選び，記号で答えよ。

| | A | B | C | |---|---|---|---| | (a) | 濃青 | 白 | 赤紫 | | (b) | 濃青 | 白 | 深青 | | (c) | 濃青 | 青 | 赤紫 | | (d) | 濃青 | 青 | 深青 | | (e) | 赤褐 | 白 | 赤紫 | | (f) | 赤褐 | 白 | 深青 | | (g) | 赤褐 | 青 | 赤紫 | | (h) | 赤褐 | 青 | 深青 |

問 4　下線部①の反応の化学反応式を示せ。

問 5　下線部②で，沈殿が溶解する反応の化学反応式を示せ。

問 6　塩化銀は水に難溶なイオン結晶を形成している。

(1)　イオン結晶においては，格子エネルギーは，1 mol のイオン結晶のイオン結合を切断して，気体状態のばらばらのイオンにするのに必要なエネルギーと定義される。表 1 の値を用いて AgCl(固) の格子エネルギー〔kJ/mol〕を求めよ。解答欄には計算式も示せ。

(2)　AgCl(固) を水に溶かして Ag⁺ aq と Cl⁻ aq が生成するときの溶解エンタルピー〔kJ/mol〕を，表 1 の値を用いて求めよ。解答欄には計算式も示せ。

表 1

| | | |---|---| | AgCl(固) の生成エンタルピー | $-127$ kJ/mol | | Ag(固) の昇華エンタルピー | $+284$ kJ/mol | | Ag(気) のイオン化エネルギー | $+735$ kJ/mol | | Cl₂(気) の結合エネルギー | $+243$ kJ/mol | | Cl(気) の電子親和力 | $+349$ kJ/mol | | Ag⁺(気) の水和エンタルピー＊ | $-513$ kJ/mol | | Cl⁻(気) の水和エンタルピー＊ | $-340$ kJ/mol |

＊水和エンタルピーとは気体状態のイオンが水和したときのエンタルピー変化である。

問 7　塩化鉄(Ⅲ)は水に溶解すると $[\mathrm{F}\mathrm{e}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{3+}$ を形成する。$[\mathrm{F}\mathrm{e}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{3+}$ は，水溶液中で式 1 に示す電離平衡の状態に達する。式 1 の電離平衡における $[\mathrm{F}\mathrm{e}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{3+}$ の電離定数は $1.0\times {10}^{-3}$ mol/L とする。

$[\mathrm{F}\mathrm{e}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{3+}$ と $[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H})({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_5{]}^{2+}$ のモル濃度の和を全鉄イオン濃度とする。全鉄イオン濃度と式 1 の反応における $[\mathrm{F}\mathrm{e}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{3+}$ の電離度の関係はどのようになると予想されるか，最も適切なグラフを図 1 のグラフ（あ）〜（か）より選び，その記号を解答欄に記入せよ。ただし，塩化鉄(Ⅲ)を水に溶かしたときには，塩化鉄(Ⅲ)はすべて溶解し，その水溶液中では式 1 の反応のみが起こるものとする。また，塩化物イオンは式 1 の反応にまったく関与しないものとする。

第2問

〔2〕　以下の文章を読み，問 1〜問 7 に答えよ。計算問題は有効数字 2 桁で答えよ。

【Ⅰ】

　反応の速度は，化学反応を理解するうえで重要な指標となる。気体分子 A と気体分子 B を $0.90\times {10}^{-3}$ mol ずつ容積 1.0 L の容器Ⅰ内で混合したところ，気体分子 C のみが生成した。一方，気体分子 D と気体分子 E を $1.00\times {10}^{-3}$ mol ずつ容積 1.0 L の容器Ⅱ内で混合したところ，気体分子 F のみが生成した。これらの気体の濃度の時間変化を測定すると，表 1，表 2 に示す結果が得られた。容器Ⅰ，Ⅱとも恒温槽内に設置されて，温度は 300 K に保たれている。容器Ⅰ，Ⅱとも気体分子の導入前は真空であり，気体分子を容器に封入するのに要する時間は極めて短く，仮想的に，封入した瞬間から化学反応は開始したものとする。

表 1　容器Ⅰ内での各時間の気体分子 A，B，C のモル濃度〔mol/L〕

| 時間〔s〕 | A | B | C | |---|---|---|---| | 0 | $0.90\times {10}^{-3}$ | $0.90\times {10}^{-3}$ | 0 | | 1.0 | ア | $0.78\times {10}^{-3}$ | $0.06\times {10}^{-3}$ | | 2.0 | $0.79\times {10}^{-3}$ | イ | $0.11\times {10}^{-3}$ | | 3.0 | $0.75\times {10}^{-3}$ | $0.60\times {10}^{-3}$ | ウ | | 1500 | エ | $0.00\times {10}^{-3}$ | $0.45\times {10}^{-3}$ |

表 2　容器Ⅱ内での各時間の気体分子 D，E，F のモル濃度〔mol/L〕

| 時間〔s〕 | D | E | F | |---|---|---|---| | 0 | $1.00\times {10}^{-3}$ | $1.00\times {10}^{-3}$ | 0 | | 1.0 | $0.86\times {10}^{-3}$ | $0.86\times {10}^{-3}$ | $0.14\times {10}^{-3}$ | | 2.0 | $0.76\times {10}^{-3}$ | $0.76\times {10}^{-3}$ | $0.24\times {10}^{-3}$ | | 3.0 | $0.68\times {10}^{-3}$ | $0.68\times {10}^{-3}$ | $0.32\times {10}^{-3}$ | | 1500 | $0.00\times {10}^{-3}$ | $0.00\times {10}^{-3}$ | $1.00\times {10}^{-3}$ |

問 1　表 1 の空欄 ア〜エ にあてはまるモル濃度を求めよ。

問 2　実験結果から容器Ⅰ，Ⅱ内で進行したと推定される反応の反応式を書け。

問 3　容器Ⅱの反応で，気体分子 D の初期濃度を 2 倍にしたところ，反応開始直後の反応速度（初速度）が 2 倍になった。また，気体分子 E の初期濃度を 2 倍にしても，初速度が 2 倍になった。以上の結果をもとに，表 2 の 0 秒から 1.0 秒での平均反応速度と平均濃度を算出し，容器Ⅱ内で進行した反応の反応速度定数を求めよ。答えの反応速度定数には単位も記せ。解答欄には計算過程も示せ。

問 4　反応速度定数 $k$ と温度 $T$ の関係は，多くの化学反応に関して，アレニウスの式

にしたがうことが知られている。$e$ は定数で，約 2.7 である。$\alpha$，$E_{\mathrm{a}}$，$R$ は，それぞれ比例定数（頻度因子），活性化エネルギー，気体定数である。

(1)　容器Ⅱの反応で，恒温槽の温度を 300 K から 310 K にして，気体分子 D の濃度の時間変化を測定したところ，反応速度定数が 2.7 倍になった。この反応の活性化エネルギーを求めよ。計算過程を示し，答えには単位も記せ。答えの算出にあたっては，$e$ は 2.7 とせよ。

(2)　温度が 300 K から 310 K になっても，気体分子の衝突回数はおおよそ 2 % しか増加しない。それにもかかわらず，温度上昇により反応速度定数が 2.7 倍にもなる理由を，分子の運動エネルギーの分布を考慮して 60 字以内で答えよ。

【Ⅱ】

　分子 G，H，J をそれぞれ $1.00\times {10}^{-3}$ mol ずつ，空の容器Ⅲに入れ，溶液の体積が 1.0 L になるように溶媒をそそぎ，溶液中でのそれぞれの分子の濃度の時間変化を測定したところ，表 3 に示す結果が得られた。容器の温度は 300 K に保たれている。溶媒を入れるのに要する時間は極めて短く，仮想的に，溶媒を満たした瞬間から化学反応は開始したものとする。なお，すべての分子は溶液中に溶解しており，溶媒は反応に関与せず，反応中の溶液の体積変化は無視できるものとする。また，分子 G，H，J 以外の分子は生じないものとする。

表 3　容器Ⅲ内での各時間の分子 G，H，J のモル濃度〔mol/L〕

| 時間〔s〕 | G | H | J | |---|---|---|---| | 0 | $1.00\times {10}^{-3}$ | $1.00\times {10}^{-3}$ | $1.00\times {10}^{-3}$ | | 1.0 | $0.78\times {10}^{-3}$ | $1.22\times {10}^{-3}$ | $0.78\times {10}^{-3}$ | | 2.0 | $0.71\times {10}^{-3}$ | $1.29\times {10}^{-3}$ | $0.71\times {10}^{-3}$ | | 5.0 | $0.68\times {10}^{-3}$ | $1.32\times {10}^{-3}$ | $0.68\times {10}^{-3}$ | | 1500 | $0.68\times {10}^{-3}$ | $1.32\times {10}^{-3}$ | $0.68\times {10}^{-3}$ |

問 5　容器Ⅲ内で起こった可逆反応の反応式を記せ。ただし，分子 G を化学反応式の左辺に書け。

問 6　分子 G，H，J をそれぞれ $1.00\times {10}^{-3}$ mol ずつ，空の容器Ⅲに入れたときの反応を，触媒存在下で行ったところ，分子 G が化学反応式の左辺にあるときの正反応の活性化エネルギーは 2 分の 1 になることがわかった。触媒の添加により，分子 J の濃度の時間変化はどのようになると予想されるか，最も適切なグラフを図 1 のグラフ（あ）〜（く）より選び，その記号を解答欄に記入せよ。図中破線は触媒を添加しなかったときの分子 J の濃度の時間変化，実線は触媒を添加したときの分子 J の濃度の時間変化を表す。

問 7　分子 G，H だけを $b$ mol ずつ，空の容器Ⅲに入れ，溶液の体積が 1.0 L になるように溶媒をそそぎ，同様の手順で溶液中でのそれぞれの分子の濃度の時間変化を測定した。時間が十分に経過したのちの分子 J の濃度を求めよ。分子 G が化学反応式の左辺にあるときの平衡定数は $a$ (mol/L)${}^{-1}$ とする。得られた解を下記の選択肢 (1)〜(8) から 1 つ選び，解答欄に番号を記入せよ。導出過程も示せ。選択肢 (1)〜(8) は単位を mol/L としたときの分子 J の濃度を表す。

選択肢

(1)　${\displaystyle \frac{2ab+1+\sqrt{4ab+1}}{2a}}$　　(2)　${\displaystyle \frac{2ab+1-\sqrt{4ab+1}}{2a}}$

(3)　${\displaystyle \frac{-a-b+\sqrt{a^2+6ab+b^2}}{2}}$　　(4)　${\displaystyle \frac{-a-b-\sqrt{a^2+6ab+b^2}}{2}}$

(5)　${\displaystyle \frac{-ab-1+\sqrt{a^2{b}^2+6ab+1}}{2a}}$　　(6)　${\displaystyle \frac{-ab-1-\sqrt{a^2{b}^2+6ab+1}}{2a}}$

(7)　${\displaystyle \frac{a+2b+\sqrt{a^2+4ab}}{2}}$　　(8)　${\displaystyle \frac{a+2b-\sqrt{a^2+4ab}}{2}}$

第3問

〔3〕　以下の文章を読み，問 1〜問 7 に答えよ。

【Ⅰ】

　分子式 ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_n$（$n=6$ または 8）で表される炭化水素のうち，不飽和結合（二重結合または三重結合）を 1 つだけもつものは 10 種類ある。つぎの記述 (a)〜(f) は，それら 10 種の化合物 A〜J に関して述べたものである。なお，化合物 E の構造式は図 1 に示したとおりである。

(a)　触媒存在下で十分な量の水素を反応させると不飽和結合への水素の付加反応が進行した。またこのとき，環構造をもつ化合物では環が開く反応も進行した。その結果，化合物 A，B，C，D，E，F からは分子量が 4.0 だけ増加した鎖式炭化水素が生じ，化合物 G，H，I，J からは分子量が 2.0 だけ増加した鎖式炭化水素が生じた。

(b)　化合物 A の不飽和結合に水 1 分子を付加させるとカルボニル化合物 K のみが生じ，化合物 B の不飽和結合に水 1 分子を付加させるとカルボニル化合物 K と L の混合物が生じた。

(c)　不飽和結合に臭素 1 分子が付加したときに，不斉炭素原子をもたない化合物が生じるのは化合物 A，B，F，J のみである。

(d)　不飽和結合に塩化水素 1 分子が付加したときに，不斉炭素原子をもつ化合物が生じる可能性がないのは化合物 A，B，C，F，J のみである。

(e)　不飽和結合を形成する炭素原子に直接結合した水素原子 1 つを塩素原子に置換したときに，不斉炭素原子をもつ化合物が生じうるのは化合物 D のみである。

(f)　1 mol の化合物 G と 1 mol の化合物 H それぞれをオゾン分解すると，それぞれから 2 mol のカルボニル化合物 M が生じた。

　補足説明：オゾン分解とは，炭素原子間二重結合にオゾン ${\mathrm{O}}_3$ を低温で反応させた後に亜鉛で還元すると，この二重結合が開裂してカルボニル化合物が得られる反応である。

　（このページは化合物の構造を整理するための作業欄。採点の対象にはならない）

問 1　化合物 A と B の構造式を書け。また下の表 1 に示すように，化合物 A の融点は化合物 B の融点よりも高い。この理由を，分子の形に言及して 45 字以内で説明せよ。

表 1

| 化合物 | 融点 | |---|---| | A | $-32$ ℃ | | B | $-126$ ℃ |

問 2　化合物 K と L の構造式を書け。

問 3　化合物 D の構造式を書け。

問 4　化合物 A〜J それぞれについて，分子中の水素原子 1 つを塩素原子に置換することを考える。このとき，生じうる構造異性体の数が最も多いものは，化合物 A〜J のうちどれか。該当する化合物を 1 つ選び，そのアルファベットを書け。たとえば，化合物 E から生じうる構造異性体の数は 3 である。

問 5　化合物 C の構造式を書け。また，化合物 C をオゾン分解して生じた有機化合物にアンモニア性硝酸銀溶液を加えて加熱したところ，銀が 10.8 g 析出した。用いた化合物 C の質量を求めよ。ただし，これらのオゾン分解ならびに銀が析出する反応は十分に進行し，これら以外の反応は起こらなかったものとする。

【Ⅱ】

　フェノールの工業的製造法であるクメン法では，①まず酸触媒 (H⁺) を用いてベンゼンとプロペンを反応させ，クメンを合成する。この反応では，H⁺ とプロペンから炭素原子が正電荷をもった中間体が生じ，その正電荷をもった炭素原子とベンゼン環上の炭素原子が結合をつくる。中間体として 2 つの異性体 X，Y が考えられるが，正電荷をもった炭素原子に，より多くの炭化水素基が置換した異性体 X の方が安定であり，異性体 Y よりも多く生じる。そのため，異性体 X から生成するクメンが主に得られ（主生成物），異性体 Y から生成するプロピルベンゼンはほとんど得られない。

　②クメンを酸素と反応させるとクメンヒドロペルオキシドが得られ，これを希硫酸と反応させるとフェノールが得られる。フェノールは，芳香族化合物 N に低温で希塩酸と亜硝酸ナトリウム水溶液を加え，その溶液を加熱することでも生じる。芳香族化合物 N は，ベンゼンに濃硝酸と濃硫酸の混合物を反応させて得られる芳香族化合物 O を，③触媒を用いて水素で還元することで合成される。芳香族化合物 N と無水酢酸を反応させると芳香族化合物 P が得られる。

問 6　下線部①の反応は，プロペン以外のアルケンを用いた場合にも同様の反応機構で進行することが知られている。下線部①の反応で，プロペンの代わりに【Ⅰ】で示した化合物 J を用いたときに主生成物として得られる芳香族化合物 Q の構造式を書け。

問 7　以下の記述のうち，誤っているものが 2 つある。それらの番号を書け。ただし，(6) において芳香族化合物の加水分解反応は起こらないものとする。

(1)　フェノールと芳香族化合物 N は，分子中の電子の総数が等しい。

(2)　下線部②の反応で，酸素の代わりに過マンガン酸カリウム水溶液を用いて加熱し，十分に反応を行った後に塩酸を加えると，安息香酸が得られる。

(3)　下線部③の反応で，1 mol の芳香族化合物 O から 1 mol の芳香族化合物 N を得るのに必要な水素は 2 mol である。

(4)　ベンゼンと臭素からブロモベンゼンを合成する反応では鉄触媒を用いるが，フェノールと臭素から 2,4,6-トリブロモフェノールを合成する反応は触媒がなくても進行する。

(5)　フェノール，芳香族化合物 N，O，P それぞれに対して水酸化ナトリウム水溶液とヨウ素を加えて加熱すると，ヨードホルムを生じるのは芳香族化合物 P のみである。

(6)　フェノール，芳香族化合物 N，O，P それぞれに対して炭酸水素ナトリウム水溶液を加えても，いずれも塩を作らない。

第4問

〔4〕　以下の文章を読み，問 1〜問 6 に答えよ。

　資源枯渇や地球環境汚染への対策において，化学は重要な役割を担っている。近年，化石資源に代わり，植物などの再生可能資源の利用が注目されている。動植物由来の油脂は，グリセリンと脂肪酸から得られるエステルである。油脂を構成する脂肪酸には，炭素数が 12〜26 の高級脂肪酸が多い。①水酸化ナトリウム存在下，油脂と過剰量のメタノールを反応させると，エステルである脂肪酸メチルが生成する。このようにして得られたエステルは，バイオディーゼル燃料として用いられている。一方，油脂を加水分解すると高級脂肪酸が得られ，②この高級脂肪酸を触媒の存在下で水素と十分に反応させると，直鎖状アルカンが得られる。このアルカンは，再生可能資源由来の航空燃料として用いられている。

　廃プラスチックを化学的に分解し，もとの単量体や他の有用化合物に変換する技術は，ケミカルリサイクルと呼ばれる。一般に，ポリエステルの合成は二価カルボン酸と二価アルコールの ア 重合や，環状エステルの イ 重合により行われる。一方，ポリエステルは触媒存在下で過剰量のアルコールや水により分解できる。たとえば，③ポリエチレンテレフタラート (PET) は，水酸化ナトリウムの存在下，過剰量のメタノールと十分に反応させると，テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールに分解される。また，最近では酵素を用いた廃プラスチックのリサイクルへの期待も高まっている。ある加水分解酵素により，PET は小分子化合物まで分解される。④生体内の多くの酵素は 35〜40 ℃で働くが，近年開発された PET 分解用の酵素の中には，70 ℃を超える温度でも変性せずに活性を維持できるものがある。

　ポリ(ε-カプロラクトン) は生分解性プラスチックとして知られ，

の構造で表されるポリエステルである。ポリ(ε-カプロラクトン) を，触媒存在下で過剰量の水を用いて分解すると，環状構造を含まない単量体である化合物 A と，少量の環状化合物 B が得られる。このとき，⑤化合物 B は炭素数 6 の環状エステルであり，化合物 A から生成する。化合物 A と B は，それぞれ ア 重合および イ 重合により，再びポリ(ε-カプロラクトン) になるため，プラスチックのケミカルリサイクルが可能となる。

問 1　ア，イ にあてはまる最も適切な語句を書け。

問 2　下線部①について，グリセリンと 3 分子のリノレン酸 (${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{29}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$) からなる油脂と，メタノールを十分に反応させたところ，油脂中のエステル結合は全て反応し，リノレン酸メチルが得られた。この反応の化学反応式を，構造式を用いて示せ。なお，リノレン酸由来の炭化水素基は ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{29}$– または $-{\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{29}$ と表記せよ。

問 3　下線部②の反応で，リノレン酸（分子量 278）を用いた場合に得られた生成物を分析したところ，リノレン酸よりも炭素数が 1 つ少ない直鎖状アルカンとメタン，水のみが得られた。この反応の化学反応式を示せ。ただし，リノレン酸は ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{29}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$ と表記し，直鎖状アルカンは，たとえばブタンの場合には ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{10}$ のように表記せよ。

　また，下線部②にしたがい，$1.4\times {10}^2$ g のリノレン酸が完全に反応するために必要な水素の物質量を，有効数字 2 桁で求めよ。

問 4　下線部③において，メタノールの代わりにエチレングリコールを用いた PET のケミカルリサイクルも行われている。PET と過剰量のエチレングリコールとの反応で得られる，ベンゼン環を含む分解生成物の構造式を書け。

問 5　下線部④において，PET 分解用の酵素には，一般的な酵素の最適温度よりも高い温度で働くことが求められている。その理由を，この酵素の基質となる PET の熱可塑性を考慮して，60 字以内で説明せよ。

問 6　下線部⑤において，化合物 A から B が生成する反応の化学反応式を，化合物 A と B の構造式を用いて示せ。