物質の構成と化学結合の問題

次の 6 種類の分子を 1 分子ずつ考える。これら 6 分子に含まれる非共有電子対の数の合計はいくつか。整数で答えよ。

${\text{N}}_2$, ${\text{CO}}_2$, ${\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{NH}}_3$, $\text{HCl}$, ${\text{CH}}_4$

ただし、各原子の価電子の数は $\text{H}$ が $1$, $\text{C}$ が $4$, $\text{N}$ が $5$, $\text{O}$ が $6$, $\text{Cl}$ が $7$ とし、各分子の中で水素原子以外の原子はオクテット（最外殻に 8 個の電子をもつ状態）を満たしているものとする。

次の 8 種類の分子のうち、分子を構成するすべての原子の中心（原子核）が一直線上に並ぶ分子、すなわち直線形の分子は何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{CO}}_2$, ${\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{NH}}_3$, ${\text{CH}}_4$, $\text{HCN}$, ${\text{C}}_2{\text{H}}_2$（アセチレン）, ${\text{H}}_2\text{S}$, ${\text{CS}}_2$

ただし、各原子の価電子の数は $\text{H}$ が $1$, $\text{C}$ が $4$, $\text{N}$ が $5$, $\text{O}$ と $\text{S}$ が $6$ とし、各分子の中で水素原子以外の原子はオクテットを満たしているものとする。

次の 9 種類のイオンのうち、イオン 1 個に含まれる電子の総数が貴ガス（希ガス）のネオン $\text{Ne}$ 原子の電子の数と等しいものは何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{NH}}_4^{+}$, ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$, ${\text{OH}}^{-}$, ${\text{NH}}_2^{-}$, ${\text{CN}}^{-}$, ${\text{O}}_2^{2-}$, ${\text{HS}}^{-}$, ${\text{Mg}}^{2+}$, ${\text{Cl}}^{-}$

ただし、原子番号は $\text{H}=1$, $\text{C}=6$, $\text{N}=7$, $\text{O}=8$, $\text{Ne}=10$, $\text{Mg}=12$, $\text{S}=16$, $\text{Cl}=17$ とする。

次の 12 種類の分子のうち、極性分子であるものは何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{CO}}_2$, ${\text{NH}}_3$, ${\text{CH}}_4$, ${\text{CH}}_2{\text{Cl}}_2$, ${\text{CCl}}_4$, ${\text{BF}}_3$, $\text{HCN}$, ${\text{H}}_2\text{S}$, ${\text{N}}_2$, $\text{HCl}$, ${\text{C}}_2{\text{H}}_4$（エチレン）

ただし、分子はいずれも気体の状態の 1 分子で考え、分子の形は電子対どうしの反発（電子対反発則）から決まるものとする。なお、${\text{BF}}_3$ のホウ素原子のまわりの価電子は 6 個で、ホウ素原子には非共有電子対がない。電気陰性度は $\text{F}>\text{O}>\text{Cl}\approx \text{N}>\text{S}\approx \text{C}>\text{H}>\text{B}$ の順とし、異なる元素の原子間の共有結合にはすべて極性があるものとする。

次の 11 種類のイオンのうち、貴ガス（希ガス）のアルゴン $\text{Ar}$ 原子と同じ電子配置をもつものは何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{Li}}^{+}$, ${\text{O}}^{2-}$, ${\text{F}}^{-}$, ${\text{Na}}^{+}$, ${\text{Mg}}^{2+}$, ${\text{P}}^{3-}$, ${\text{S}}^{2-}$, ${\text{Cl}}^{-}$, ${\text{K}}^{+}$, ${\text{Ca}}^{2+}$, ${\text{Br}}^{-}$

ただし、各元素の原子番号は $\text{Li}=3$, $\text{O}=8$, $\text{F}=9$, $\text{Na}=11$, $\text{Mg}=12$, $\text{P}=15$, $\text{S}=16$, $\text{Cl}=17$, $\text{Ar}=18$, $\text{K}=19$, $\text{Ca}=20$, $\text{Br}=35$ とする。