こんにちは！ポケット予備校です！
今回は東大化学２０１９年２月実施の試験の、解答・解説、振り返りを行なっていきます。
この年度は私も受験した年なので、かなり思い入れもあります！
問題はこちらから
全体の概観
実際に解いた当時の感覚を振り返ると、東大化学の中では、比較的解きやすい年度だったのではないかと思います。ただ、これはあくまで解きやすいというだけで、点が取りやすいという訳ではないと思います。
細かいところでは、難しい問題もありますし、大問１は形式上分かれてはいませんが、実質内容は２つに分かれているものでしたので、全体としては６問構成で、少し量が多かったと思います。７５分で解くには少し厳しいかと思ったので、化学が得意な人は十分な時間を費やして、高得点を、得意ではないという人は、全部を解こうとするのではなく、取りやすい問題をさらっと解いて、物理、生物に移ることが必要だったと思います。
大問１はかなり差がつく問題だと思いますが、大問２、３は基本的な問題が多く、高い得点が要求されますので、そこで差をつけられないということが必要になってきます。大問１の勝負にいかにしてもっていくかです。
大問１
難易度
例年通り
概観
大問が２つに分かれてはいないですが、前半が構造決定の問題で、後半が高分子の問題となっています。
構造決定
実験に使う物質が分からない問題は、受け身ではなく、自分の有機の知識を活用する必要があるため、少しとっつきにくい問題だとは思います。問われている知識自体は、ベンゼン環の反応の基本的なものだとは思います。
途中で物質を間違えると、芋づる式に間違えてしまうので、かなり差がついてしまう問題ですので、少なくとも物質Eまで、正確に実験を追っていきたいところです。
これは余談ですが、私は、Eが普通の６員環なのに、ベンゼン環だと思い込んで、後半の方をかなり落としてしまったと思います。見間違えには本当に注意しましょう。
高分子
フェノール樹脂については、高校化学の本当に最後の分野で、復習等がしっかりできているかでかなり差がついたと思います。
クは高分子なので、２：３ならどんな形の高分子ができるのかと考えるのではなく、愚直の計算するだけの問題になっていて、難しい部類に入るとは思います。
解答例・解説
実験１ ニトロ化ですね。A、Fはオルト位かパラ位だと考えられます。最終的な生成物がパラ位となっていて、実験３以降ではAが使われているので、Aがパラ位と考えましょう。
実験２ 十分にとあるので、Gはニトロ基が３箇所にあると考えられます。（オルト位とパラ位）
実験３ アニリンの製法です。鉄は触媒で働いています。
実験４、５ 生成物Eからも分かるように、カルボキシル基を含んでいると考えるのが無難でしょう。よって、Xは無水酢酸。４で生じたCが、最終的な生成物Eになることを考えると、Bのアミノ基のみが無水酢酸と反応していると考えられる。Hは塩化鉄（Ⅲ）を呈色していないことから、５ではフェノール基も無水酢酸と反応していると考えられます。
実験６ Yを入れた後に、希硫酸を入れると、酢酸が遊離します。ここは弱酸遊離です。Cはフェノール性でこちらも、弱酸なので、遊離していると考えられます。Hから、酢酸とCの２つに分かれているので、加水分解が起きたと判断します。加水分解に必要なので、Yは水酸化ナトリウムと考えます。Yを入れて、ナトリウム塩が生じています。
実験７ ここまで、ベンゼン環であるが、最終的に生成される物質がただの６員環であるので、水素の付加がどこかで必要なことは分かると思います。よってZは水素です。また、DはCに水素を付加したものです。
実験８ DからEにするために、酸化をしています。
ア
上記の実験１参照。
イ
上記の実験２参照。
ウ
上記の実験４、５参照。
エ 立体異性体：２
上記の実験７参照。Dは不斉炭素原子がありませんが、次のように２通り考えられます。
オ X:無水酢酸 Y:水酸化ナトリウム Z:水素
上記の実験参照。
カ Cはフェノール性水酸基を持ち、酸性を示すので、水酸化ナトリウムに溶解可能だが、Dはアルコール性水酸基を持ち、中性を示すので、水酸化ナトリウムには溶解できないから。
Dはベンゼン環に水素が付加されて、―OHがアルコール性になっているのに対して、Cはフェノール性であることに関係します。
キ
フェノール性であるため、オルト位またはパラ位に、ホルムアルデヒド由来のメチル基が付きます。後は、同一のものを表さないように、回転等させて考えます。フェノール樹脂については、高分子の基本的なことですので、学習しておく必要があるでしょう。
ク ６.１
この問題は少し考えにくいかと思われます。キから分かるように、ホルムアルデヒド１分子から、水１分子が生じる。よって、フェー ル２n molとホルムアルデヒド３n molが完全に反応すると、３n molの水が生じる。故に、フェノール樹脂のC、H原子を物質量がわかります。C原子：６×２n＋１×３n=15n[mol]、H原子：６×２n＋２×３n―２×３n＝１２n[mol]となります。これが燃焼されるので、二酸化炭素は１５n mol、水は６n molが生じる。よって、４４×１５n/１８×６n=６.１１
ケ
m-クレゾールはヒドロキシ基のオルト位とパラ位に置換基が存在しないので、３箇所の反応点を持ち、網目構造を持つことが可能だが、他のクレゾールだと、ヒドロキシ基のオルト位または、パラ位に置換基があり、２箇所しか反応点を持たず、網目構造を取ることができないから。
硬くなるということがどういうことかを考えましょう。高分子化合物が網目状になるということですから、モノマーに３つ以上の反応点を持つことが必要になってきます。３つのクレゾールの異性体は描けると思うので、それを参照に３つの反応点を持つものを選びましょう。
大問２
難易度
やや易
概観
Ⅰイは対称性に気づく必要があり、正答率は低いと思いますが、他は電池の基本的な知識、計算でかなり解きやすい問題です。こういった問題を完答するか否かが大きな差になってくると思います。
Ⅱ 無機の陽イオンに関する問題ですが、初歩的問題が多いです。サのみ、あまり見慣れない問題で、状況を把握する必要が出てきますが、他は落とせません。
総じてこの大問は、１〜２ミスで１５点以上が目標になってきます。
解答例・解説
ア２Ca3(PO4)2→P４O１０＋６CaO
P4O10＋１０C→P４＋１０CO
無機の知識としては、比較的難しい化学反応式になりますが、合格点のためには落とせない問題です。問題文中に、ヒントとなる結果の反応式があるので、それに沿いましょう。リン酸カルシウムから十酸化四リン酸が出来て、十酸化四リン酸からリンが出来ることにさえ、気付ければ式は係数を合わせるだけです
イ
化学図表などをよく見ていれば載っていますが、おそらくほとんどの受験生が初見でしょう。ポイントは無極性だということです。無極性ということは、PとOは対称な配置になると考えられます。加えて、十酸化四リンは、五酸化二リンと考えることが多く、対称性を考えるときも、五酸化二リンで考えることができれば良いと思います。
ウ 正極（A）：O２＋４H＋＋４e −→２H２O
負極（B）：H２→２H＋＋２e−
水素―酸素燃料電池の反応式は何度も書いてるはずなので、絶対に落とせません。正極は還元、負極で酸化は覚えましょう。
エ ４.８×１０８
生じた水のmolは分かりますから、Aの反応式の係数比から、電子の物質量を導きましょう。９０×１０３/１８＝５.０×１０３、よって、電子の物質量は１.０×１０４molとなる。ここで、ファラデー定数を用いて、単位をCに変化させます。あとは、問題文のJ＝CVより、Jを求めます。１.０×１０４×９.６５×１０４×０.５＝４.８２×１０８J
オ ３４％
水素の燃焼を表す式を考えると、H２＋１/２O２＝H２O＋２８６KJとなる。反応に関わった水素の物質量は、５.０×１０３molとウの式から分かるの、単位をJに直して、生じた燃焼熱は、５.０×１０３×２８６×１０３＝１.４３×１０9Jとなる。よって、エの値を用いて、４.８２×１０８÷１.４３×１０９×１００＝３.37×１０１
カ SO２
固体Eに硫黄が含まれていないことから、気体Dには硫黄が含まれると分かる。よって、二酸化硫黄だと考えられる。
キ カリウム 理由：カリウムのイオン化傾向が鉄よりも大きいから。
金属が単体か、イオンかを考えるときは、イオン化傾向に注目します。イオン化傾向の順番に注目した時、ニッケル、スズ、鉛は鉄と銅の間にあるので、問題文の条件を満たすが、カリウムの場合は、鉄よりもイオン化傾向が大きくなってしまうので、条件を満たさなくなる
ク アンモニア水
銅では、沈殿を作らないが、鉄では、沈殿を作るものを考えれば良い。
ケ Fe(OH)3
塩基性であるので、水酸化物の沈殿になると考えることができる。
コ ０.３８mol
Fe2O3とメタンから、鉄単体と、二酸化炭素と水が生成されることを式にすれば良い。この化学反応式の係数を求めるのは少し手間取った。４Fe2O3＋３CH４→８Fe＋３CO２＋６H２O
あとは、係数の比から、必要なメタンの量が分かる。
サ 6.０８g/L
与えられた電気量から、電解精錬で使われた電子量がわかります。３.９６×１０５/９.６５×１０４＝４.１０３mol
銅とニッケルのみが単体として生じるので、４.１０３molのうち９４：５で電子が使われる。Ni2＋＋２e−→Niとなるから、次のようになる。５８.７×４.１０３/2×５/９４＋５＝６.０８１（g）
大問３
難易度
易
概観
Ⅰ酸化還元の式が書けますか？その式を以って計算が出来ますか？という問題です。エまでは一度は解いたことあるような問題ではないかと思われます。オは東大らしい見たことがないような問題で、何をしたらいいのかなという風に思ってしまいます。エまではぜひ取っておきたい問題です。
Ⅱ結晶構造の問題は、東大もほぼ毎年１問は出る感じなのですが、大問の半分を使って出題されているのは、ほぼないのではないかと思われます。内容としては、未知の物質であれど、結晶格子の個数の数え方が分かれば、前半は正解でき、後半は少し計算が面倒ですが、やることは自明なので、得点はしておきたい問題です。
大問２と同じく、全体でミスは１〜２に抑えて、１５点以上を目標としたいところです。
解答例・解説
ア I2＋２Na2S2O3→２NaI＋Na2S4O6
酸化還元のそれぞれの式を書いてから、考える。酸化、還元はどの物質がどの物質に変化するかをしっかり覚えましょう。
２S２O３２−→S４O６２−＋２e− I２＋２e−→２I− ‥①
両式を足し合わせて、４Na＋を加えて、整理する
イ H2S＋I２→２HI＋S
硫化鉄（Ⅱ）に希硫酸を加えると、硫化水素が発生します。これが酸化還元の式となるときは、H２S→S＋２H＋＋２e−となる。これと①を足し合わせると、答えになります。酸化数も答えなければならないので、忘れないようにしましょう。
ウ ３.１４×１０−２mol
簡単な酸化還元の問題です。実験１の冒頭の部分に注目しましょう。Bを希釈したもの濃度をxとする。
x×１００/１０００×２＝０.100×１５.７/１０００
よって、x＝７.８５×１０−３となる。希釈したものは１Lなので、希釈したものに含まれるヨウ素はxである。これが、Bの２５０mLに含まれているので、x×１０００/２５０＝３.１４×１０−２molとなります
エ ２.７５×１０−３mol
実験２に沿えばこれも簡単な酸化還元の問題です。イより、反応した硫化水素と必要なヨウ素の物質量は等しいので、これをyと置く。よって、（x−y）×１００/１０００×２＝０.１００×１０.２/１０００
xがわかっているので、これを解いて、yが導かれる。
オ （２） 理由：以下の解説と同様
滴下量はエまでで見てきたように、計算可能なので、文字を置いて計算するのが最も有効だと思います。チオ硫酸ナトリウム水溶液の濃度をc[mol/L]、実験１での滴下量をx、実験２での滴下量をyとする。硫化水素を吸収する前のヨウ素の物質量は、c×x/１０００×１０００/１００×１/２＝５.００×１０−３cx[mol]。同様の計算なので、吸収後の５.００×１０−３cy[mol]となる。よって、吸収された硫化水素の物質量はn=５.００×１０−３c（x―y）
測定値の誤差は（x―y）から生じるので、cに注目したら良いことが分かる
カ MAMBX3
立方体の頂点は球の１/８、辺の真ん中は球の１/４、立方体の中心は球の１個分です。これに基づいて、各イオンの個数を計測します。
キ MA：１２ MB：６
位数とは、陽イオンなら陰イオン、陰イオンなら陽イオンの中で、一番距離の近いものの個数である。
ク 面心立方格子
一見分かりにくいですが、ずらして見ると、面心立方格子だということが分かります
ケ MBZ、塩化ナトリウム
立方体の面の中心は球の１/２個分であることに注意して、カと同様に各イオンの個数を計測します。
コ Sr2＋：０.１３６nm Ti４＋:０.０５６nm
MBとXは立方体の１辺上で接していて、MAとXは立方体の斜めの辺で接している。これらから、２（MB＋X）＝０.３９１、２（MA＋X）＝０.３９１×１.４１
Xは与えられているので、これを解く。
サ Ca2＋とZr４＋、Cs＋とTa5＋ 、La3＋とFe３＋
カより、マイナスの価数は６であるから、プラスの価数の合計も６となれば良い。MAとMBはそれぞれ１個ずつなので、合わせて６になるように注意する。
シ La3＋とFe３＋ 理由：MAとXが接し、MBとXが接するとき、u=√２となることが分かるので、サで解答したイオンの組み合わせを考えるとLa3＋とFe３＋の時が、１.３５で、√２に近いから。
コの２式より、u=√２になれば、安定と言える。あとは、面倒だが、サの組み合わせの値を計算して、最も近くなるものを選べば良い。
東大理系、2019年の入学で、ポケット予備校では化学を担当しています！この記事がみなさんの参考になることを願っています！
