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物質の構成と化学結合(知識)の問題

難易度 3共通テストレベル高校化学 物質の構成と化学結合(知識)

次のア〜オは、2 つの元素 A・B と、比べる量の組である。A の値が B の値より大きいと判断できるものを、次のア〜オのうちから 2 つ選べ。ただし、第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の周期的な傾向にもとづいて判断するものとする。

  • ア A:ナトリウム 、B:塩素 、比べる量:電気陰性度
  • イ A:ナトリウム 、B:カリウム 、比べる量:第一イオン化エネルギー
  • ウ A:リチウム 、B:フッ素 、比べる量:第一イオン化エネルギー
  • エ A:フッ素 、B:塩素 、比べる量:電気陰性度
  • オ A:ナトリウム 、B:塩素 、比べる量:電子親和力

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(5 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 原子・分子と化学式
  2. 原子の構造と同位体
  3. 電子配置と価電子
  4. 周期表と周期律
  5. イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度

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

それぞれの組の 2 元素が「同じ周期」か「同じ族」かを確かめ、第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の周期的な傾向にあてはめよう。

ヒント 2

第一イオン化エネルギーと電気陰性度は、同じ周期では右ほど大きい。同じ族では、第一イオン化エネルギーは下ほど小さく、電気陰性度は上ほど大きい。電子親和力はハロゲンで大きい。

ヒント 3

Na と Cl、Li と F のように同じ周期の組では、ここで比べる量はどれも右側の Cl や F(ハロゲン)のほうが大きいので、ア・ウ・オは A の値のほうが小さい。残りの同じ族どうしの組を確かめよう。

答えと解説

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イ, エ

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解説を読む

周期的な傾向を整理すると次のようになる(貴ガス(希ガス)を除いて考える)。

  • 第一イオン化エネルギー(原子から電子 1 個を取り去って 1 価の陽イオンにするのに必要なエネルギー):同じ周期では右(原子番号が大きい方)ほど大きく、同じ族では下ほど小さい。小さい元素ほど陽イオンになりやすい。
  • 電子親和力(原子が電子 1 個を受け取って 1 価の陰イオンになるときに放出されるエネルギー):17 族のハロゲンで大きく、大きい元素ほど陰イオンになりやすい。
  • 電気陰性度(共有電子対を引きつける強さ):同じ周期では右ほど大きく、同じ族では上ほど大きい。最も大きいのはフッ素である。

ア(あてはまらない)  と はどちらも第 3 周期で、 のほうが右にある。電気陰性度は のほうが大きく、A の値は B より小さい。

イ(あてはまる)  と はどちらも 1 族で、 のほうが下にある。 は最外殻が原子核から遠く、電子が取れやすいので第一イオン化エネルギーが小さい。よって のほうが大きい。

ウ(あてはまらない)  と はどちらも第 2 周期で、 のほうが右にある。第一イオン化エネルギーは のほうが大きく、A の値は B より小さい。

エ(あてはまる)  と はどちらも 17 族で、 のほうが上にある。電気陰性度は同じ族では上ほど大きく、 はすべての元素の中で最も大きい。よって のほうが大きい。

オ(あてはまらない) 電子親和力は 17 族のハロゲンで大きく、 は陰イオンになりやすい。一方、 は陽イオンになりやすく、陰イオンにはなりにくい。電子親和力は のほうが大きく、A の値は B より小さい。

したがって、あてはまる 2 つは イ, エ である。

別解

ア: 電気陰性度は周期表の右上ほど大きい(貴ガスを除く)。Cl(3.2)は Na(0.9)より大きい。A<B なので不適。

イ: 同族では原子番号が大きいほど原子半径が大きく、最外殻電子を取り去りやすいので第一イオン化エネルギーは小さくなる。Na(496 kJ/mol)> K(419 kJ/mol)。A>B で適する。

ウ: 同周期では右ほど第一イオン化エネルギーが大きい傾向がある。F は Li より大きい。A<B なので不適。

エ: 電気陰性度は同族で上ほど大きい。F(4.0)> Cl(3.2)。A>B で適する。

オ: 電子親和力は Cl が非常に大きく(約 349 kJ/mol)、Na は小さい(約 53 kJ/mol)。A<B なので不適。

よって A>B と判断できるのはイとエ。

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