分子の形と極性

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。

二酸化炭素分子 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は、炭素原子を中心に 2 つの酸素原子が結合した（ a ）の分子である。炭素原子と酸素原子の間の結合には極性がある。$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は（ b ）分子である。

塩化ナトリウムの結晶を水に入れると、結晶はよく溶ける。塩化ナトリウムが水に溶けるしくみについての説明として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　ナトリウムイオンは水分子の水素原子側に、塩化物イオンは水分子の酸素原子側に引きつけられ、それぞれ水分子に取り囲まれて水中に散らばっていく。
• イ　塩化ナトリウムは水中で電離せずに $\mathrm{NaCl}$ 分子となり、その分子が水分子と水素結合をつくって水中に散らばっていく。
• ウ　ナトリウムイオンは水分子の酸素原子側に、塩化物イオンは水分子の水素原子側に引きつけられ、それぞれ水分子に取り囲まれて水中に散らばっていく。
• エ　水分子は無極性分子であり、分子全体でイオンを均等に引きつけることで、結晶からイオンを引き離していく。
• オ　塩化ナトリウムがイオンに分かれて溶媒分子に取り囲まれるしくみは、水だけでなくヘキサンのような無極性の溶媒でも同じようにはたらくので、塩化ナトリウムはヘキサンにもよく溶ける。

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、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「水 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ 分子は（ a ）形の分子であり、2 つの $\mathrm{O}-\mathrm{H}$ 結合の極性が打ち消し合わないため、分子全体として極性分子である。また、同じ 16 族元素の水素化合物である硫化水素 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$ は ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ より分子量が大きいが、沸点は ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ のほうがはるかに高い。これは、${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ 分子の間には、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で（ b ）がはたらくためである。」

物質の溶けやすさと溶解のしくみに関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　グルコースが水によく溶けるのは、グルコースが水中で電離してイオンになり、そのイオンが水和されるからである。
• イ　ヨウ素がヘキサンによく溶けるのは、ヨウ素分子もヘキサン分子も無極性分子であり、互いに混じり合いやすいからである。
• ウ　エタノールが水と任意の割合で混じり合うのは、エタノール分子のエチル基 ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5-$ が水分子と水素結合をつくるからである。
• エ　ナフタレンが水にほとんど溶けないのは、ナフタレン分子が極性の大きい分子だからである。
• オ　塩化ナトリウムのようなイオン結晶は、水だけでなく、ヘキサンのような無極性の溶媒にもよく溶ける。

物質の溶解のしくみと、溶質・溶媒の極性による溶けやすさの違いについて述べた文として誤っているものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　ヨウ素 ${\mathrm{I}}_2$ は無極性分子からなる物質なので、極性の大きい水には溶けにくいが、無極性の溶媒であるヘキサンにはよく溶ける。
• イ　エタノール ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}$ が水によく溶けるのは、分子中の親水性のヒドロキシ基が水分子と水素結合をつくり、エタノール分子が水分子に取り囲まれるからである。
• ウ　溶質の粒子が溶媒分子に取り囲まれて安定化する現象を一般に溶媒和といい、溶媒が水の場合は特に電離という。
• エ　塩化ナトリウム $\mathrm{NaCl}$ のようなイオン結晶の多くは、極性の大きい水には溶けやすいが、無極性の溶媒であるヘキサンにはほとんど溶けない。
• オ　ナフタレン ${\mathrm{C}}_{10}{\mathrm{H}}_8$ は無極性分子からなる物質であり、水には溶けにくいが、無極性の溶媒であるベンゼンにはよく溶ける。

分子の形と極性、分子間力と沸点について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　二酸化炭素 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 分子は、炭素原子と酸素原子の間の結合に極性があるので、分子全体としても極性分子である。
• イ　アンモニア $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ 分子は三角錐形であり、分子全体としては無極性分子である。
• ウ　14 族元素の水素化合物 $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$、$\mathrm{Si}{\mathrm{H}}_4$、$\mathrm{Ge}{\mathrm{H}}_4$、$\mathrm{Sn}{\mathrm{H}}_4$ では、分子量が大きいものほど沸点が高い。
• エ　フッ化水素 $\mathrm{HF}$ の沸点は、ハロゲン化水素 $\mathrm{HF}$、$\mathrm{HCl}$、$\mathrm{HBr}$、$\mathrm{HI}$ の中で最も低い。
• オ　水素結合は、ファンデルワールス力よりも弱い分子間の結びつきである。

次の 2 つの群の分子について考える。

• 群 A　水 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$（折れ線形）、アンモニア $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$（三角錐形）、塩化水素 $\mathrm{HCl}$（直線形）
• 群 B　二酸化炭素 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$（直線形）、メタン $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$（正四面体形）、四塩化炭素 $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_4$（正四面体形）

どちらの群の分子でも、分子の中の共有結合はすべて電気陰性度の異なる原子どうしの結合であり、1 本 1 本の結合には電荷のかたよりがある。群 A の分子では、この結合の電荷のかたよりが分子全体として残っている。一方、群 B の分子では、分子の形が対称的であるため、各結合の電荷のかたよりが互いに打ち消し合い、分子全体としては電荷のかたよりが生じない。

群 B の分子のように、分子全体として電荷のかたよりをもたない分子を何というか。漢字で答えよ。

次の文中の空欄 $\boxed{a}$・$\boxed{b}$ に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エから 1 つ選べ。

三フッ化ホウ素 $\mathrm{B}{\mathrm{F}}_3$ 分子では、中心のホウ素原子に 3 個のフッ素原子が共有結合で結びついており、ホウ素原子のまわりには非共有電子対がない。この分子の形は $\boxed{a}$ であり、$\mathrm{B}-\mathrm{F}$ 結合には極性があるものの、分子全体としては無極性分子である。

また、分子量がほぼ等しいフッ素 ${\mathrm{F}}_2$（分子量 $38$）と塩化水素 $\mathrm{HCl}$（分子量 $36.5$）の沸点を比べると、沸点が高いのは $\boxed{b}$ である。