【高校化学】オストワルト法の式のまとめ方

オストワルト法で、次の式3つを与えられ、これらを1つの式にまとめなさい、という問題をよく見かけます。

4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O…①

2NO+O₂→2NO₂…②

3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO…③

①+②×3+③×2としますが、どうしてこうなるのか分かりますか？

理由が分からず、暗記に頼ろう！という人もいるでしょう。

今年（2022年）の東大化学にも次のような問題が出ました（第2問Ⅰ）。

CH₄+H₂O→CO+3H₂

CO+H₂O→H₂+CO₂

N₂+3H₂→2NH₃

この3式を1つにまとめる必要があります。

オストワルト法も東大の問題も要するに連立方程式です。連立方程式は中学校の数学で習うもので、高校生は当然できなくてはならないのですが、ケッコウ手こずる人がいます。

オストワルト法の方は、まず、中間生成物がNOとNO₂です。この2つを連立方程式の要領で消去してやればいいのです。

NOは①②③に、NO₂は②③に出て来ます。

②③からNO₂を消去して、その結果の式と①からNOを消去する

これでOKです。

あるいは、①と②からNOを消去し、②と③からもNOを消去。結果の2式からNO₂を消去する、というやり方でもできます。

（①②からNO消去、②③からも、③①からも消去して、3式を連立したら0=0になった⁉︎どうすりゃいいんだ？という人を見かけます。3式のうち2つでいいのです。残りの1式は他の2式から求まる蛇足の式です）

東大の方も、中間生成物はCOとH₂、オストワルト法と同様に連立方程式の要領で消去します。

こういったことは、できるのが当たり前として、あまり学校等で教えてくれません。しかし、キチンと連立方程式を解いているんだな、ということを理解しておくべきだと思います。

なんでもかんでも暗記に頼らず法則的に理解しましょう。

2022年（令和4年）東京大学入学試験化学レビュー

2022年2月26日東京大学入学試験理科が行われました。

その内、化学についてレビューしたいと思います。

ここ最近、東大化学では、第1問が有機になったり、問題数がずっと６問であったのが変更になったり、変化が見られています。

今年は、やはり有機が第1問で、問題数は６問でした。

第1問Ⅰ

有機の油脂の問題でした。オゾン作用からの酸化処理・還元処理、ジアゾメタンによるカルボン酸のメチル化など初見の内容だったかもしれません。

しかし、問題文をしっかり読めば解ける問題だったと思います。

第1問Ⅱ

アルケンの反応。“脱水反応の速度”という概念が初見だったかもしれませんが、落ち着いて「安定な陽イオン」とはどういうことか？と考えることができれば十分正解できる問題です。

第2問Ⅰ

熱化学の問題にCO₂排出問題を絡めた問題。

ウの問題が3つの反応式をまとめる必要があるのですが、それに手こずる生徒を見かけます。オストワルド法でも同様なことが求められますが、要するに連立方程式です。近いうちにこの点についてまとめて公表したいと思います。

第2問Ⅱ

錯イオンとプルシアンブルーの問題。

プルシアンブルーの構造、密度、N₂を何分子吸着するか、などが問われています。

第3問Ⅰ

製鉄とCO₂回収・貯留の問題。

最後の密度のグラフの問題について。気体から液体への飛躍があるはずだから(2)はダメ。気体の密度は圧力に比例し、気体の圧力は水深に比例するのだから、(1)(5)はダメ。残りの(3)(4)は、問題文の「浅い水深では上昇するが、深い水深では下降する」から、(4)と分かる。

第3問Ⅱ

抗原抗体反応の反応速度・化学平衡の問題。

しっかり立式して、その意味を把握し、グラフを読み取れなければいけない。

この問題に一番難しかったでしょう。

東大化学は、あまり高校では扱わない問題を取り上げることが多いです。

しかし、それだからこそ必ず問題文に丁寧な誘導がつき、ある意味簡単だとも言えます。

単に知識を持っていることが問われているのではなく、出題者の設定を理解し、キチンと誘導にのり、初見の判断をする、という思考力が問われていると言えるでしょう。

普段の学習から東大化学対策を考えるのなら、単に事項を覚えるのではなく、出題者の意図を読み取る訓練が必要です。

以上、令和4年東大化学のレビューでした。

2022年（令和4年）東京大学入学試験物理レビュー

2022年2月26日東京大学入学試験理科が行われました。

その内、物理についてレビューしたいと思います。

第1問は力学。万有引力の問題です。

地球と月、太陽の運動による潮の満ち干きを単純化したモデルで考えよう、というのがテーマ。

東大物理では、こういう複雑な自然現象をモデル化して扱う問題がよく見られます。その場合、初見であるケースが多く、思考力が問われていると言えるでしょう。

この問題も、解答に必要な知識は基本的な円運動や万有引力の法則ですが、出題者が何を要求しているのかしっかり理解しないことには解答は難しかったでしょう。

第2問は、電磁誘導にダイオードを含む回路を絡めた問題。

発生したジュール熱と失われた運動量エネルギーが等しいなど、本質的な関係がすぐに出てこなければ手こずったと思います。

Ⅲは複雑な回路で、どのような回路でどのような電流が流れるのか、解読が一筋縄にはいきません。

第3問は熱力学。2種の分子からなる気体で、一方の気体は通すが他方は通さない膜という問題。こんな膜をどう扱ったらいいんだ⁉︎という受験生も多かったのでは。

膜を通る方の気体は、膜がないモノと考えれば良いのですが、そのことを見抜けましたか？

難易度は高かったと思います。各問題、前半の基本問題を確実に正解・得点することが大切です。基本問題を正解した上で、何問か後半も積み上げるということが合格への近道でしょうか。

以上、令和4年東大物理レビューでした。

😊😊😊

【センター試験化学】“ドデシル”は合成洗剤‼️

2017年センター試験化学にこんな問題が出題されました（第4問問5）。

要約すると

ドデシル硫酸ナトリウム水溶液に塩化カルシウム水溶液を加えると何が起きるか？

これ、ほとんどの受験生が“ドデシル硫酸てなんやねん⁉️”となったと思います。どこの単元の問題かも分からない。

ドデシル硫酸ナトリウム水溶液は合成洗剤の一種です。

そして、塩化カルシウム水溶液は硬水で、合成洗剤に硬水を加えても何も起こらない、というのが正解です（選択肢は「均一な溶液であった」）。ちなみに、セッケンに硬水を加えると白濁します。それも本問で出題されています。

教科書には合成洗剤の具体例として、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが挙げられています。

教科書に載っているとはいえ、こんな隅っこのような知識まで受験生に要求するのは酷だなと思います。

一応、設問の最初に

界面活性剤に関する下の問いに答えよ

とあって、“界面活性剤”というキーワードが与えられています。見落とした生徒が多いと思いますが。

“ドデシル”と来たら“合成洗剤だ！”と連想するようにしましょう。ドデシルってなに？とかは考えなくていいです。ドデシル=合成洗剤。

受験真っ盛りですね。受験生の皆さん頑張ってください。

【高校化学】溶解度のイメージ

高校化学にはたくさん覚えることがあります。

それをただ機械的に暗記するだけではしんどいです。なにか工夫をしたい。

そこで、イメージの助けを借りる、ということを私は薦めます。

どういうことかというと…

“溶解度”というものを習いましたね。水にどのくらい溶けるか、溶けやすいか、ということがテーマです。

溶解度は温度によって異なるのでした。その約束が、固体を水に溶かすのと、気体を水に溶かすのとで違います。

そこで

砂糖やインスタントコーヒーの粉末（固体）を水によく溶かそうと思ったときどうしますか？

水の温度を上げますね。これは、固体の溶解度は温度が高いほど大きいということを示しています。

次、炭酸水を加熱するとどうなりますか？二酸化炭素が逃げていきますね。これは、気体の溶解度は温度が高いほど小さいということを示しています。

このように、溶解度の概念を理解する際に、インスタントコーヒーや炭酸水のイメージを借りるのです。

要は、工夫して勉強しましょうということです。各自取り組んでみてください。

頑張ってね😊😊😊