物質の構成と化学結合(知識)の問題
常温・常圧で固体の物質と、その固体(結晶)の種類の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 二酸化ケイ素 ― 分子結晶
- イ ヨウ素 ― 共有結合の結晶
- ウ 塩化アンモニウム ― イオン結晶
- エ 黒鉛(グラファイト) ― 金属結晶
- オ ドライアイス ― イオン結晶
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
結晶をつくっている粒子が「イオン」「分子」「原子(共有結合でつながる)」「金属原子と自由電子」のどれかを、物質ごとに考えよう。
ヒント 2
分子からなる物質は分子結晶、多数の原子が共有結合だけで巨大につながった物質は共有結合の結晶になる。また、非金属元素だけからできていても、多原子イオンを含む物質はイオン結晶になることがある。
ヒント 3
ヨウ素とドライアイスはどちらも分子からなる物質なので、イとオは誤りである。残りのア・ウ・エについて、二酸化ケイ素と黒鉛がどの結晶に分類されるかを考えよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
結晶の種類は、結晶をつくっている粒子と、粒子どうしを結びつけている力(結合)で決まる。
- イオン結晶:陽イオンと陰イオンがイオン結合(静電気的な引力)で結びついた結晶
- 分子結晶:分子が分子間力で集まった結晶
- 共有結合の結晶:多数の原子が共有結合だけで次々に結びついた結晶
- 金属結晶:金属原子が自由電子による金属結合で結びついた結晶
ウ(正しい) 塩化アンモニウムは、アンモニウムイオン と塩化物イオン がイオン結合で結びついたイオン結晶である。 の内部には共有結合と配位結合(アンモニア分子の窒素原子の非共有電子対が水素イオンに提供されてできた結合)があるが、結晶全体は陽イオンと陰イオンからなるのでイオン結晶に分類される。非金属元素だけからできていてもイオン結晶になる例である。
ア(誤り) 二酸化ケイ素は、ケイ素原子と酸素原子が共有結合で立体的に次々と結びついた共有結合の結晶であり、 という分子は存在しない。そのため融点が高く硬い。
イ(誤り) ヨウ素の固体は、 分子が分子間力で集まった分子結晶である。分子内の は共有結合だが、結晶をつくる粒子は分子であり、昇華しやすいことも分子結晶の特徴である。
エ(誤り) 黒鉛は炭素原子が共有結合で結びついた平面状の層が積み重なった共有結合の結晶である。各炭素原子の価電子のうち 1 個が層内を動けるので電気を通すが、金属原子からなる金属結晶ではない。
オ(誤り) ドライアイスは 分子が分子間力で集まった分子結晶であり、イオンを含まない。
したがって、最も適当なものは ウ である。
別解
ア: SiO2 は共有結合の結晶。分子結晶ではないので誤り。
イ: I2 は分子結晶。共有結合の結晶ではないので誤り。
ウ: NH4Cl はアンモニウムイオンと塩化物イオンからなるイオン結晶。正しい。
エ: 黒鉛は炭素原子が共有結合でつながった共有結合の結晶(層状構造)に分類される。金属結晶ではないので誤り。
オ: ドライアイス CO2 は分子結晶。イオン結晶ではないので誤り。
よって正解はウ。