高分子化合物（知識）

単量体どうしが、水などの簡単な分子が取れながら次々に結合して高分子になる反応を縮合重合という。縮合重合によってつくられる高分子として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　ポリエチレン
• イ　ポリ塩化ビニル
• ウ　ポリエチレンテレフタラート
• エ　ポリスチレン

グルコース ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6$ の水溶液に酵母を加えて温かい場所に置くと、酵母に含まれる酵素群（チマーゼ）のはたらきで、グルコースが次のように分解されてエタノールと二酸化炭素が生じる。
$${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6⟶2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}+2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$$
このように、酵母のはたらきで糖からエタノールと二酸化炭素が生じる反応を何というか。

α-アミノ酸についての記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　α-アミノ酸では、同じ炭素原子にアミノ基とカルボキシ基が結合している。
• イ　アミノ酸の結晶中では、分子の多くが双性イオンとして存在している。
• ウ　強い酸性の水溶液中では、アミノ酸は主に陰イオンとして存在している。
• エ　酸性アミノ酸の等電点は、中性アミノ酸の等電点より大きい。
• オ　アミノ酸の水溶液にニンヒドリン溶液を加えて温めると、赤紫色を呈する。

次のア〜エの二糖の水溶液にそれぞれフェーリング液を加えて加熱した。赤色の沈殿が生じない（還元性を示さない）二糖として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　マルトース
• イ　ラクトース
• ウ　セロビオース
• エ　スクロース

卵白の水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えて塩基性にしたあと、薄い硫酸銅(II)水溶液を少量加えると、溶液が赤紫色になった。この呈色は、分子中にペプチド結合を 2 つ以上もつ（トリペプチド以上の）ペプチドやタンパク質で見られ、$\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ が錯イオンをつくることによって起こる。この反応を何というか。

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。

核酸の構成単位であるヌクレオチドは、糖・リン酸・塩基が結合したものである。DNA を構成するヌクレオチドの糖は（ a ）である。また、DNA に含まれる 4 種類の塩基のうち、チミンは RNA には含まれず、RNA ではその代わりに（ b ）が含まれる。

合成樹脂（プラスチック）のうち、フェノール樹脂・尿素樹脂・メラミン樹脂のように、原料を加熱して成形すると分子が立体網目構造をつくって硬くなり、その後もう一度加熱しても軟らかくならない樹脂を何というか。漢字で答えよ。

天然ゴムと合成ゴムについての記述として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　天然ゴムは、イソプレンが縮合重合してできた高分子化合物である。
• イ　生ゴムに数％の硫黄を加えて加熱すると、ゴムの分子どうしが硫黄原子によって橋かけされ、弾性や強度が増す。
• ウ　天然ゴムの分子では、主鎖の二重結合の部分がトランス形の構造になっている。
• エ　クロロプレンゴムは、ブタジエンを付加重合させてできる合成ゴムである。

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、下のア〜エから 1 つ選べ。

デンプンは、多数の $\alpha$-グルコースが縮合重合した多糖であり、枝分かれのない直鎖状の構造をもつ成分（ a ）と、枝分かれの多い構造をもつ成分からなる。一方、セルロースは多数の $\beta$-グルコースが直鎖状に縮合重合した多糖であり、酵素セルラーゼで加水分解すると二糖の（ b ）が生じる。

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、下のア〜エから 1 つ選べ。

酵素は、生体内の化学反応を促進する触媒としてはたらくタンパク質である。酵素はそれぞれ特定の物質（基質）にだけ作用し、この性質を酵素の（ a ）という。また、酵素には最もよくはたらく pH（最適 pH）があり、胃液に含まれ、タンパク質を加水分解する酵素ペプシンの最適 pH は（ b ）の領域にある。

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、下のア〜エから 1 つ選べ。

スチレンと $p$-ジビニルベンゼンの共重合体にスルホ基 $-\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}$ を導入した樹脂は、陽イオン交換樹脂としてはたらく。この樹脂を詰めたカラムに塩化ナトリウム水溶液を通すと、水溶液中の $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が樹脂中の（ a ）と交換されるため、カラムから流出する水溶液は（ b ）を示す。

繊維の分類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　レーヨンは、セルロースをいったん溶かしてから再び繊維にしたもので、半合成繊維に分類される。
• イ　キュプラは、石油からつくった単量体を重合させてつくられ、合成繊維に分類される。
• ウ　ビニロンは、セルロースを溶かしてから再び繊維にしたもので、再生繊維に分類される。
• エ　綿は、タンパク質を主成分とする繊維で、動物繊維に分類される。
• オ　アセテート繊維は、セルロースのヒドロキシ基の一部をアセチル化してつくられ、半合成繊維に分類される。

酵素は、生体内ではたらくタンパク質を主成分とする触媒である。酵素の性質に関する記述として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　酵素が特定の物質（基質）にだけ作用する性質を、最適温度という。
• イ　胃液に含まれるペプシンは、中性付近の pH で最もよくはたらく。
• ウ　酵素の主成分はタンパク質であり、ある程度以上の高温にすると変性してはたらきを失う。
• エ　酵素は触媒としてはたらくが、反応の前後で自身が変化し、反応のたびに消費される。

アミノ酸は水溶液中で、陽イオン・双性イオン・陰イオンが平衡状態で存在しており、それぞれの割合は水溶液の pH によって変化する。酸性にすると陽イオンが多くなり、塩基性にすると陰イオンが多くなる。

ある特定の pH では、アミノ酸のほとんどが双性イオンとして存在し、分子全体としての電荷の総和が 0 になる。そのため、この pH の水溶液に電極を入れて電圧をかけても、アミノ酸は陽極にも陰極にもほとんど移動しない。

このように、アミノ酸の電荷の総和が全体として 0 になるときの pH を何というか。

繊維は、原料や製法によって天然繊維・再生繊維・半合成繊維・合成繊維に分類される。次のア〜カの繊維のうち、合成繊維に分類されるものをすべて選べ。

• ア　ナイロン 6
• イ　アセテート繊維
• ウ　ビニロン
• エ　キュプラ（銅アンモニアレーヨン）
• オ　ポリエチレンテレフタラートからなるポリエステル繊維
• カ　羊毛

核酸（DNA・RNA）の構成と構造に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　DNA を構成する糖はデオキシリボースであり、RNA を構成する糖はリボースである。
• イ　核酸は、ヌクレオチドの糖の部分のヒドロキシ基と、別のヌクレオチドのリン酸の部分との間でエステル結合が繰り返しできて、鎖状につながった高分子である。
• ウ　RNA を構成する塩基は、アデニン・グアニン・シトシン・ウラシルの 4 種類である。
• エ　DNA の二重らせん構造では、2 本の鎖の向かい合う塩基どうしがイオン結合によって結びついている。
• オ　RNA は、ふつう 1 本のヌクレオチド鎖からなる。

分子式 ${\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{22}{\mathrm{O}}_{11}$ で表される二糖 X について、次のことがわかっている。

• X の水溶液にフェーリング液を加えて加熱しても、赤色の沈殿は生じない。また、X の水溶液はアンモニア性硝酸銀水溶液を還元しない。
• X を希硫酸とともに加熱して完全に加水分解すると、互いに異なる 2 種類の単糖が等しい物質量ずつ得られる。

二糖 X の名称を答えよ。

スチレンに少量の $p$-ジビニルベンゼンを加えて共重合させると、立体網目状の構造をもつ高分子が得られる。この高分子に濃硫酸を作用させて、ベンゼン環にスルホ基 $-\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}$ を導入した樹脂 X をつくった。

樹脂 X を細長い筒（カラム）に詰め、上から塩化ナトリウム水溶液を流したところ、下から流れ出た水溶液は酸性を示した。

樹脂 X のように、はたらきによって分類したときの樹脂の名称を答えよ。

繊維に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　ナイロン 66 は、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の付加重合によってつくられる。
• イ　アクリル繊維は、アクリロニトリルを主な原料とし、その縮合重合によってつくられる。
• ウ　アセテート繊維は、セルロースをいったん溶かし、化学変化させずに再び繊維にした再生繊維である。
• エ　ビニロンは、ポリビニルアルコールのヒドロキシ基の一部をホルムアルデヒドでアセタール化してつくられ、適度な吸湿性をもつ。
• オ　ポリエチレンテレフタラートは、分子中にアミド結合を多くもつポリアミド系の合成繊維である。

スクロース（ショ糖）は、$\alpha$-グルコースの 1 位の炭素原子についたヒドロキシ基と、$\beta$-フルクトースの 2 位の炭素原子についたヒドロキシ基の間で脱水縮合した二糖である。これらのヒドロキシ基は、それぞれの単糖が水溶液中で環を開いて還元性を示す構造になるときに使われる部分である。そのため、スクロースは水溶液中で環を開くことができず、スクロースの水溶液はフェーリング液を還元しない。

ところが、スクロースの水溶液に希硫酸を加えて加熱し、加水分解したのちに中和した溶液は、フェーリング液を還元して赤色の沈殿を生じる。このように、スクロースを加水分解して得られる、グルコースとフルクトースの等量（同じ物質量）の混合物を何というか。漢字で答えよ。

次の文章を読み、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〜カのうちから 1 つ選べ。

高分子化合物は、単量体（モノマー）が多数結合した重合体（ポリマー）である。重合体 1 分子の中に含まれる繰り返し単位の数を（ a ）という。合成高分子化合物では、1 分子ごとに（ a ）が異なるので、その分子量は平均の値で表される。

また、環状構造をもつ単量体である $\epsilon$-カプロラクタムに少量の水を加えて加熱すると、環の一部が切れて鎖状になりながら次々に結合し、ナイロン 6 が得られる。このように、環状の単量体の環が開いて鎖状につながる重合を（ b ）という。

スチレンに少量の $p$-ジビニルベンゼンを加えて共重合させると、鎖どうしが橋かけされた立体網目状の高分子が得られる。これを濃硫酸で処理して、ベンゼン環にスルホ基 $-\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}$ を導入した樹脂をつくった。

この樹脂を詰めた円筒に塩化ナトリウム水溶液を上から通すと、水溶液中の $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が樹脂のスルホ基の ${\mathrm{H}}^{+}$ と入れ替わり、下から流れ出る液は塩酸（酸性の水溶液）になった。

水溶液中のイオンを別のイオンと交換するはたらきをもつ樹脂（イオン交換樹脂）は、交換するイオンの種類によって 2 種類に分けられる。この樹脂のように、水溶液中の $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ や $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ などを ${\mathrm{H}}^{+}$ と交換するはたらきをもつ樹脂を何というか。交換するイオンの種類がわかる名称で答えよ。

ナイロン 6 は、単量体である $\epsilon$-カプロラクタムに少量の水を加えて加熱することでつくられる合成繊維で、繰り返し単位 $-\mathrm{NH}-(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2{)}_5-\mathrm{CO}-$ が多数つながった構造をもつ。

$\epsilon$-カプロラクタムからナイロン 6 が生じるときの重合の種類を何というか。漢字で答えよ。

天然ゴム・合成ゴムおよび加硫に関する記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　クロロプレンゴムは、クロロプレン $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{CCl}-\mathrm{CH}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2$ が縮合重合してできる合成ゴムである。
• イ　天然ゴム（生ゴム）は、イソプレンが付加重合した構造をもつポリイソプレンであり、主鎖の二重結合の部分はおもにシス形になっている。
• ウ　生ゴムに 30〜40 % 程度の多量の硫黄を加えて長時間加熱すると、弾性に富んだやわらかい物質が得られる。
• エ　生ゴムに数 % の硫黄を加えて加熱すると、鎖状の分子どうしが硫黄原子によって橋かけされ、弾性や強度が増す。この操作を加硫という。
• オ　スチレン-ブタジエンゴム（SBR）は、スチレンと 1,3-ブタジエンを共重合させてつくられる合成ゴムである。

糖類の構造と性質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　フルクトースは、鎖状構造にホルミル基（アルデヒド基）をもたないため、その水溶液はフェーリング液を還元しない。
• イ　マルトース（麦芽糖）は、2 分子の $\alpha$-グルコースが脱水縮合した二糖であり、その水溶液は還元性を示さない。
• ウ　デンプンの成分の一つであるアミロペクチンは、$\alpha$-グルコースが 1 位と 4 位の間の結合でつながるほか、1 位と 6 位の間の結合によって枝分かれした構造をもつ。
• エ　セルロースは、$\beta$-グルコースが直鎖状に多数つながった多糖であり、ヨウ素デンプン反応によって青紫色を示す。
• オ　グルコースは、酵母がもつ酵素群（チマーゼ）のはたらきによってアルコール発酵し、メタノールと二酸化炭素を生じる。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

タンパク質を加水分解する酵素であるペプシンは、デンプンにはまったく作用しない。これは、酵素の活性部位（活性中心）に立体的にうまく結合できる物質だけが反応を受けるためであり、酵素のこのような性質を（　a　）という。また、ペプシンは胃の中ではたらく酵素であり、その反応速度が最も大きくなる pH は（　b　）の範囲にある。

多糖および糖類の加水分解生成物に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　デンプンは、多数の $\alpha$-グルコースが脱水縮合した構造をもつ多糖であり、その水溶液にヨウ素ヨウ化カリウム水溶液（ヨウ素液）を加えると青紫色を示す。
• イ　セルロースは、多数の $\beta$-グルコースが脱水縮合した直鎖状の多糖であり、熱水にも溶けにくい。
• ウ　アミロペクチンは、$\alpha$-グルコースが 1 位と 4 位のヒドロキシ基の間で結合した鎖に、1 位と 6 位のヒドロキシ基の間の結合による枝分かれをもつ構造である。
• エ　スクロースを加水分解して得られるグルコースとフルクトースの等量混合物は転化糖とよばれ、その水溶液はフェーリング液を還元しない。
• オ　デンプンやセルロースのような多糖は、その水溶液や懸濁液がフェーリング液をほとんど還元せず、還元性を示さない。

高分子化合物の特徴と重合反応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　合成高分子化合物は、1 つの試料に含まれる分子の重合度がすべて等しいので、分子量は一定の値に決まる。
• イ　ナイロン 6 は、環状構造をもつ単量体である $\epsilon$-カプロラクタムの環が開いて次々に結合する開環重合によってつくられる。
• ウ　ポリエチレンは、エチレン分子どうしが水分子を取り去りながら次々に結合する縮合重合によってつくられる。
• エ　高分子化合物の多くは結晶部分だけからできているので、加熱すると一定の温度で急に融解し、明確な融点を示す。
• オ　縮合重合では、単量体の二重結合が開いて次々に結合するので、単量体の原子がすべてそのまま重合体に含まれる。

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

飲料用ボトルなどに使われるポリエチレンテレフタラート（PET）は、テレフタル酸とエチレングリコールを直接反応させたときの（　a　）によって得られる高分子化合物である。また、合成樹脂を熱に対する性質で 2 つに分類すると、PET は（　b　）樹脂に分類される。

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

天然ゴム（生ゴム）は、イソプレン $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{CH}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2$ が付加重合した構造をもつポリイソプレンであり、分子中に残る炭素原子間の二重結合の部分は、ほぼすべて（　a　）形になっている。この構造のため、分子鎖は折れ曲がって丸まった形をとりやすく、ゴム弾性を示す。

生ゴムに数％の硫黄を加えて加熱すると、分子鎖の間に橋かけ構造ができ、弾性や強度が増す。しかし、ゴムを空気中に長く置くと、分子中の二重結合の部分が空気中の酸素やオゾンによって（　b　）され、しだいに弾性を失う。

核酸の一種である DNA は、糖・リン酸・塩基からなるヌクレオチドが多数つながった 2 本の鎖が、塩基の部分で向かい合って二重らせん構造をつくっている。向かい合う塩基は、アデニンとチミン、グアニンとシトシンのように組み合わせが決まっており、それぞれ水素結合で対をつくる。そのため、一方の鎖の塩基の並び順が決まると、もう一方の鎖の塩基の並び順も 1 通りに決まる。DNA が複製されるときや、DNA の塩基配列をもとに RNA が合成されるときにも、この性質が利用される。

DNA の 2 本の鎖で向かい合う塩基が、決まった組み合わせの相手とだけ対をつくる性質を何というか。「〇〇性」の形の、性質を表す用語で答えよ。

アミノ酸およびタンパク質に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　アミノ酸の結晶は双性イオンどうしが静電気的な引力で結びついているため、融点が比較的高く、ジエチルエーテルなどの有機溶媒によく溶ける。
• イ　グルタミン酸のような酸性アミノ酸の等電点は、グリシンやアラニンのような中性アミノ酸の等電点よりも大きい値を示す。
• ウ　トリペプチド以上のペプチドやタンパク質の水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加え、さらに少量の硫酸銅(II)水溶液を加えると、赤紫色を呈する。
• エ　タンパク質の水溶液に濃硝酸を加えて加熱すると黄色になり、冷却後にアンモニア水を加えると橙黄色になるのは、タンパク質に硫黄原子を含むアミノ酸が含まれているためである。
• オ　タンパク質を加熱すると凝固して元に戻らなくなるのは、ペプチド結合が切断されて一次構造が壊れるためである。

酵素に関する記述として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。

• ア　酵素の主成分はタンパク質であるため、高温にすると変性して触媒としてのはたらきを失い、その後温度を下げてもふつうはたらきは戻らない。
• イ　胃液に含まれるペプシンは、pH 7 付近の中性の条件で最もよくはたらく。
• ウ　酵素は、活性部位にうまく結合できる特定の物質（基質）にしか作用しない。
• エ　酵素は反応の活性化エネルギーを小さくするので、酵素を用いると反応熱も小さくなる。
• オ　すい液に含まれるトリプシンは、弱塩基性の条件で最もよくはたらく。
• カ　マルターゼは、デンプンを加水分解してマルトースを生じさせる酵素である。

合成樹脂および機能性高分子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　ポリ塩化ビニルは、塩化ビニルの付加重合によってつくられ、加熱すると軟らかくなって成形できる熱硬化性樹脂である。
• イ　熱硬化性樹脂は、加熱によって長い鎖状の分子どうしが互いに絡み合うだけなので、一度硬化したあとで再び加熱しても軟らかくならない。
• ウ　フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドを、酸または塩基を触媒として付加縮合させてつくられ、立体網目状の構造をもつ熱硬化性樹脂である。
• エ　ポリエチレンテレフタラートは、テレフタル酸とエチレングリコールの縮合重合によってつくられるので、熱硬化性樹脂に分類される。
• オ　ポリアセチレンは、アセチレンの縮合重合によってつくられ、ヨウ素などを少量加えると金属に近い電気伝導性を示すようになる。

酵素のはたらきと性質に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　酵素がかかわる反応では、無機触媒を用いた反応と同じように、温度を高くすればするほど反応速度が大きくなり続ける。
• イ　胃液に含まれるペプシンは、強い酸性（pH 2 付近）で最もよくはたらき、タンパク質を加水分解する。
• ウ　すい液に含まれるトリプシンは、弱い塩基性（pH 8 付近）で最もよくはたらき、タンパク質を加水分解する。
• エ　だ液に含まれるアミラーゼはデンプンを加水分解するが、同じ多糖でもセルロースには作用しない。
• オ　酵素は反応の活性化エネルギーを小さくして反応を速めるが、酵素自身は反応の前後で変化しない。