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物質の構成と化学結合(知識)の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校化学 物質の構成と化学結合(知識)

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エから 1 つ選べ。

水 と硫化水素 は、どちらも 16 族元素の水素化合物で、分子量は のほうが大きい。しかし、 の分子どうしの間には、電気陰性度の大きい酸素原子と、別の分子の水素原子との間に( a )がはたらく。そのため、沸点は のほうが よりも( b )。

ab
ア水素結合低い
イ水素結合高い
ウファンデルワールス力高い
エファンデルワールス力低い

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(8 技能)
算数中学高校大学大学院

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  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. 共有結合と配位結合
  5. 周期表と周期律
  6. イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
  7. 分子の形と極性
  8. 分子間力と沸点

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

「分子間力と沸点」の知識を使う。分子間力にはどんな種類があり、どれが強いかを思い出そう。

ヒント 2

・・ に結合した水素原子が、別の分子の ・・ 原子と引き合う強い引力を水素結合という。分子間力が強いほど沸点は高くなる。

ヒント 3

文中の「電気陰性度の大きい酸素原子と、別の分子の水素原子との間」にはたらく力に当てはまる語句で、a が決まり、選択肢は 2 つに絞れる。あとは分子間力が強いと沸点がどうなるかを考えよう。

答えと解説

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イ

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解説を読む

手順 1:分子間力の種類を確認する。 分子どうしの間にはたらく力(分子間力)には、すべての分子の間にはたらくファンデルワールス力と、・・ のように電気陰性度の大きい原子に結合した水素原子が、別の分子の ・・ 原子と引き合う水素結合がある。水素結合はファンデルワールス力よりもはるかに強い。

手順 2:空欄 a を決める。 では、電気陰性度の大きい酸素原子に水素原子が結合しているので、分子間に水素結合がはたらく。一方、 の硫黄原子は酸素原子ほど電気陰性度が大きくないので、水素結合はほとんどはたらかない。よって a は「水素結合」。

手順 3:空欄 b を決める。 分子間力が強いほど、分子どうしを引き離すのに大きなエネルギーが必要になり、沸点は高くなる。ふつう、構造の似た分子では分子量が大きいほどファンデルワールス力が強く沸点が高いが、 は強い水素結合をもつため、分子量の大きい よりも沸点が高い。よって b は「高い」。

選択肢の検討
- ア a は正しいが、分子間力が強くなるので沸点は低くならない。誤り。
- イ a・b ともに正しい。
- ウ・エ ファンデルワールス力は にも にもはたらくが、「電気陰性度の大きい酸素原子と別の分子の水素原子との間」にはたらく特別に強い引力は水素結合である。誤り。

よって答えはイである。

別解

電気陰性度の大きい O と別の分子の H の間にはたらく引力は水素結合(a)。水素結合により H2O は分子量が小さいにもかかわらず沸点が H2S より高い(b)。ア:沸点が低いは誤り。イ:水素結合・高いで正しい。ウ・エ:a がファンデルワールス力は誤り。よってイ。

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