物質の構成と化学結合(知識)の問題
ある純物質の固体 X について調べたところ、次の性質 〜 がわかった。
融点が非常に高く、非常に硬い。
固体の状態でも、加熱して融解させた液体の状態でも、電気を通さない。
水にほとんど溶けない。
固体 X として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 塩化ナトリウム
- イ 銅
- ウ ナフタレン
- エ ヨウ素
- オ 二酸化ケイ素
この問題で使うもの
- 結晶の種類と性質(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(11 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
イオン結晶・分子結晶・共有結合の結晶・金属結晶の 4 種類について、融点・硬さ・電気伝導性・水への溶けやすさの特徴を整理しよう。
ヒント 2
融点が非常に高く硬いのは、結晶全体が強い結合でつながっているもの。電気を通すには、自由に動ける電子かイオンが必要である。
ヒント 3
融点が低い分子結晶(ナフタレン・ヨウ素)と、固体で電気を通す金属結晶は除ける。残る 2 つのうち、融解した液体で電気を通すかどうか、水に溶けるかどうかで決めよう。
答えと解説
答えを見る
オ
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解説を読む
結晶の種類ごとの性質を確認する。
オ 二酸化ケイ素(正解) 二酸化ケイ素は、ケイ素原子と酸素原子が共有結合で次々に結びついて、巨大な立体網目構造をつくる 共有結合の結晶 である。結晶全体が強い共有結合でできているので、融点が非常に高く、非常に硬い。自由に動ける電子やイオンがないので電気を通さず、水にも溶けない。性質 〜 がすべて当てはまる。
ア 塩化ナトリウム(誤り) 陽イオン と陰イオン がイオン結合で結びついた イオン結晶 である。融点は高く硬いが、融解させるとイオンが動けるようになるので電気を通す。また、水によく溶ける。・ に合わない。
イ 銅(誤り) 金属原子が自由電子を共有して結びついた 金属結晶 である。自由電子があるので、固体でも液体でも電気をよく通す。 に合わない。
ウ ナフタレン(誤り) 分子どうしが弱い分子間力で集まった 分子結晶 である。分子間力は弱いので融点が低く、やわらかい(昇華しやすい)。 に合わない。
エ ヨウ素(誤り) 分子が分子間力で集まった 分子結晶 で、融点が低く昇華しやすい。 に合わない。
よって、最も適当なものは オ である。
別解
ア NaCl: イオン結晶。融点は高く硬いが、固体では電気を通さず、融解液では電気を通す(かつ水に溶ける)。(2)(3)に合わない。
イ Cu: 金属結晶。固体も液体も電気を通す。(2)に合わない。
ウ ナフタレン: 分子結晶。融点が低くやわらかい。(1)に合わない。
エ ヨウ素: 分子結晶。融点が低く(昇華しやすく)やわらかい。(1)に合わない。
オ SiO2: 共有結合の結晶。融点が非常に高く非常に硬い。自由電子やイオンがないので固体でも融解液でも電気を通さず、水にほとんど溶けない。(1)〜(3)すべてに合う。
よって正解はオ。