共通テスト「化学」過去問解説
2023年度（令和5年度）大学入学共通テスト 本試
どこよりも詳しく、わかりやすい過去問の分析と解説（解説動画付き）
第５問 硫黄Sの化合物
問1a H₂SとSO₂の発生と反応
① 「弱い酸は出ていけ（弱酸の遊離）」の反応です。希硫酸に比べ弱い酸の硫化水素が遊離します。
（これについては、動画の方で、もう少しくわしくふれておきます。）
FeS ＋ HSO₄ → FeSO₄ ＋ H₂S ↑ ・・・この選択肢は正しいです。
② ナトリウムはイオン化傾向がとても大きい元素ですし、硫酸は強酸です。
硫酸ナトリウムを水に溶かすと、 Na₂SO₄ → 2Na⁺ ＋ SO₄²⁻ の形で完全に電離しています。
これに硫酸を加えても、何も起こりようがありません。
この選択肢が誤りを含む選択肢で、正解になります。
③ 硫化水素 H₂S と二酸化硫黄 SO₂ の酸化還元反応については、別に解説動画をとりますので、そちらもどうぞ。
簡単に説明すると、硫化水素 H₂S 内の硫黄原子 S（酸化数－2）が酸化され単体の硫黄 S に…
H₂S → S ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻
二酸化硫黄 SO₂ 内の硫黄原子 S（酸化数＋4）も還元され単体の硫黄 S に…
SO₂ ＋ 4H⁺ ＋ 4e⁻ → S ＋ 2H₂O
これらを合わせ・・・
2H₂S ＋ SO₂ → 3S ＋ 2H₂O
…の反応で単体の硫黄を生じます。
この選択肢は正しいです。
④ ③が酸化還元反応だったので、それとのちがいをはっきり確認しておけるとよいですね。
水酸化ナトリウム NaOH の各原子は、それぞれもっとも安定な酸化数をとっているので、酸化還元反応を起こすことは、まず考えられません。
二酸化硫黄 SO₂ 内の硫黄原子 S（酸化数＋4）も、そのままの酸化数だろうということです。
亜硫酸ナトリウム Na₂SO₃ 内の硫黄原子の酸化数も、Na が＋1が2個分で「＋2」、O が－2が3個分で「－6」なので、それに合わせて「＋4」とわかります。
これで、この選択肢は正しいと判断してもいいくらいですが、もう少しみておきます。
二酸化硫黄 SO₂ は酸性酸化物であり、水にとけると次のような反応でオキソニウムイオン H₃O⁺ を生じ、酸としてのはたらきを示します。
SO₂ ＋ 2H₂O → HSO₃⁻ ＋ H₃O⁺
酸なので、塩基の水酸化ナトリウム NaOH と反応します。
NaOH と SO₂ の反応式は、・・・
2NaOH ＋ SO₂ → Na₂SO₃ ＋ H₂O
（そこまで気にすることはないですけど、上の式とこの式の関係が気になってしかたがないという方は、同じく酸性酸化物である二酸化炭素 CO₂ の関連化合物である炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ から炭酸ナトリウム Na₂CO₃ の変化を考えてみるとよいです。）
正解 ②
問1b 化学平衡
① 圧力を減少させると、圧力を増加させる方向に平衡は動きます。
気体分子の数が増える方向に、平衡が動くということです。
化学反応式の係数で分子の数はわかります。
（左辺）が2＋1より「3分子」に対し、（右辺）は「2分子」なので、圧力を減少させたら平衡は左に動くので、この選択肢が誤りを含む選択肢です。
② 正反応（→右向きの矢印）が発熱反応なので、逆反応（←左向きの矢印）は吸熱反応です。
温度を上昇させると、温度を下げる方向（吸熱反応）に平衡が動くので、この選択肢は正しいです。
③ 正反応の反応速度を v とすると、k を速度定数とし、SO₂ 、O₂ の濃度をそれぞれ［SO₂］、［O₂］として・・・
・・・の形で表されますが、α、β は実験で求まる値であり、単純に反応式の係数で決まる値ではありません。
この選択肢は正しいです。
④ 平衡状態では、一見、反応が止まっているようにみえますが、ここにあるように正反応と逆反応の反応速度が同じなので、そのようにみえます。
この選択肢は正しいです。
正解 ①
問2 酸化還元滴定
目的は硫化水素 H₂S の体積ですが、これは標準状態でという条件も与えられているので、H₂S の物質量さえ求められればいいでしょう。
与えられた情報を、順に消化していきます。
物質量で考えていくので、まず、0.127ｇのヨウ素 I₂ の物質量は出しておいた方がよいでしょう。
分子量が254なので、分数で・・・
…と、表されます。
こういう分数を上手に処理することが1つのポイントとなりますが、10の累乗を使って、分子を分母より大きくすることを考えると、うまくいきます。
0.127＝127×10⁻³ と変形できますが、127は分母の254より小さいですよね。
ここは、もう1歩ふみこんで、
0.127＝1270×10⁻⁴ としましょう。
1270は254でスパッとわり切れて、最初のヨウ素 I₂ の物質量は 5×10⁻⁴ mol だということがわかりました。
実験の手順にそってみていきましょう。まず、H₂S と I₂ を反応させました。
この反応は、「⑵式＋⑶式」から導かれます。
電子（e⁻）の数があっているので、そのまま辺々たせば、電子のやりとりが合った反応式になります。
H₂S ＋ I₂ → 2H⁺ ＋ 2I⁻ ＋ S ・・・⑸
目標は、あくまでこの反応式の H₂S の物質量です。
最初の I₂ の物質量 5×10⁻⁴ mol のうちのいくらかがこの反応に使われました。
反応式から H₂S と I₂ は「1：1」で反応しますので、その使われた I₂ の物質量が、そのまま H₂S の物質量になります。
この反応で、硫黄 S が沈殿として生じて取り除きます。ろ液中には、まだ I₂ が残っています。
これをチオ硫酸ナトリウムで酸化還元滴定します。
ヨウ素－デンプン反応は、小学校でも扱うくらいはっきり表れるのでわかりやすいです。
ヨウ素がなくなれば（イオンになれば）、水溶液の青色はなくなり無色になります。
ヨウ素とチオ硫酸ナトリウムの反応も、「⑶式＋⑷式」から簡単に導かれます。
こちらも、電子（e⁻）の数があっているので、そのまま辺々たせばよいです。
I₂ ＋ 2S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ ＋ 2I⁻ ・・・⑹
反応式から、I₂ と S₂O₃²⁻ は「1：2」で反応します。
S₂O₃²⁻ の物質量は、与えられた（モル濃度）と（体積）から簡単に計算できます。（体積は 4.8mL ではなく 5mL〔5×10⁻³L〕なので注意です。）
5×10⁻²×5×10⁻³ ＝ 25×10⁻⁵ 〔mol〕
元々の I₂ の物質量は 5×10⁻⁴ mol でした。
10の累乗の部分を合わせておくと、計算が簡単なので、こちらに合わせておきましょう。
チオ硫酸イオンの物質量は・・・
25×10⁻⁵ ＝ 2.5×10⁻⁴〔mol〕 でした。
⑹式より
I₂ ＋ 2S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ ＋ 2I⁻ ・・・⑹
この反応に関わった I₂ の物質量は、2.5×10⁻⁴ mol の半分の 1.25×10⁻⁴ mol
よって、⑸式より
H₂S ＋ I₂ → 2H⁺ ＋ 2I⁻ ＋ S ・・・⑸
個の反応に関わった I₂ の物質量は、
5×10⁻⁴－1.25×10⁻⁴ ＝ 3.75×10⁻⁴
H₂S の物質量も「3.75×10⁻⁴ mol」とわかりました。
あとは、気体の体積は標準状態 で1 mol あたり「22.4L」なので、これに物質量（何 mol あるか）をかけて答えです。
22.4×3.75 は筆算でよいです。
〔L〕単位の数値が出てきますが、答えは〔mL〕単位なので、10の累乗は10⁻³になるように変形しましょう。1×10⁻³L＝1mL です。
22.4×3.75×10⁻⁴ ＝ 84×10⁻⁴（L）
＝ 8.4×10⁻³（L）
＝ 8.4（mL）
正解 ③
問3a 光の吸収を利用して濃度を求める方法
新課程になり、教科書でも「光」について扱われる量が増えたことを受けての問題です。
でも、この種の問題は、あまり心配することなく、問題文の説明さえしっかり読めば、自然と答えられるようになっています。（センター試験のころから、最後の問題は一見難しそうな計算問題だけど、実は簡単・・・というパターンは多いですね。）
まず、a に入る前の四角囲み内の文の情報から、
実は、方眼が与えられていても、無理に使わなくても大丈夫な場合が多いです。
（そもそも、線引きの持ち込みが不可ですからね）
むしろ、後で示しますが、簡単なグラフを自分でかけばことたります。
縦軸を log とすると負の値なので、これは第4象限に存在するグラフになります。
与えられた方眼を使うとすると、左上が原点になるので注意です。
方眼を使うとしても、まめにすべての値を入れる必要はないですよ。
与えられた数値から、どちらの値も規則的に増加（減少）しているので、比例の関係（グラフにすると原点を通る直線）になるのは、みえますので、 c が 6 (×10⁻³) のとき、log が －0.2 の点をとり、それと原点を通る直線を引けばいいです。
（ただし、表をみてパッとみで「比例」とわからない人は、いくつか点を入れてみて比例関係を確認する必要があるでしょう。）
T＝0.8 のときの log の値を求めれば、それに対応する c の値（SO₂のモル濃度）もすぐにわかりそうです。
0.8＝8/10 とすれば、計算は自然と進みます。
log の値が－0.1と、先ほど考えたものの半分です。
対応する c の値（SO₂のモル濃度）も先ほど(6)の半分で、3.0 ×10⁻³mol/L とわかります。
正解 ③
問3b 透過率の計算
長さＬの密閉容器を、2回通過したと考え、1回目で0.8、2回目でさらに×0.8で、0.8×0.8より0.64・・・としてよさそうですが、本当にこの考えでいいのか？…しっかりと確認したいところでもあります。
問題文にある条件から、答えを導き出しましょう。
長さＬの密閉容器を図1のように1つ通過させたときの透過率をＴ₁、図2のように2つ通過させたときの透過率をＴ₂とします。Ｔ₁＝ 0.8 であり、Ｔ₂ はこれから求めるところで、この値が答えです。
問題文に与えられているのは・・・
したがって、T₂＝0.64
正解 ④
2023年度 共通テスト「化学」の解説は以上です。
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