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中学理科で解ける 共通テスト2022 化学基礎・生物基礎編

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中学理科で解ける 共通テスト2022 第3弾は化学基礎・生物基礎編。昨年の共通テストは、化学基礎、生物基礎に中学理科だけで解けそうな問題はなかったのですが、今年はまさかの…それ出しますか?!

化学基礎 第2問
エタノールCH5OHは世界で年問およそ1億キロリットル生産されており、その多くはアルコール発酵を利用している。アルコール発酵で得られる溶液のエタノール濃度は低く、高濃度のエタノール水溶液を得るには蒸留が必要である。 エタノールの性質と蒸留に関する次の問い(問1-3)に答えよ。

問1 エタノールに関する記述として誤りを含むものはどれか。最も適当なものを次の①~④のうちから一つ選べ。
 ①水溶液は塩基性を示す。
 ②固体の密度は液体より大きい。
 ③完全燃焼すると二酸化炭素と水が生じる。
 ④燃料や飲料消毒薬に用いられている。


酸性やアルカリ性の水溶液ってのは電離するよね。でもエタノールは非電解質だから水に溶けても電離しないよね。ということはエタノールの水溶液は酸性やアルカリ性(塩基性)じゃないでしょ。中性でしょ。 

化学基礎 第2問
問3 エタノール水溶液(原液)を蒸留すると、蒸発した気体を液体として回収した水溶液(蒸留液)と蒸発せずに残った水溶液(残留液)が得られる。このとき、蒸留液の工タノール濃度が原液のエタノール濃度によってどのように変化す るかを調べるために次の操作Ⅰ~Ⅲを行った。
操作Ⅰ 試料として質量パーセント濃度が10%から90%までの9種類のエタノール水溶液(原液A~I)をつくった。
操作II 蒸留装置を用いて原液A~Iをそれぞれ加熱し蒸発した気体をすべて回収して、原液の質最の1/10の蒸留液と9/10の残留液を得た。
4205-01.jpg
操作Ⅲ 得られた蒸留液のエタノール濃度を測定した。
4205-02.jpg

図2に原液A~Iを用いたときの蒸留液中のエタノールの質量バーセント濃度を示す。図2よりたとえば質量パーセント濃度10%のエタノール水溶 液(原液A)に対して操作Ⅱ・Ⅲを行うと蒸留液中のエタノールの質量パー セント濃度は50%と高くなることがわかる。次の問い(a~c)に答えよ。

a 操作Ⅰで原液Aをつくる手順として最も適当なものを次の①一④のうちからーつ選べ。ただし、エタノールと水の密度はそれぞ、0.79 g/cm3,1.00 g/cm3とする。
①エタノール100 gをビーカーに入れ、水900 gを加える。
②エタノール100 gをビーカーに入れ、水1000gを加える。
③エタノール100mLをビーカーに入れ、水900 mLを加える。
④エタノール100mLをビーカーに入れ、水1000 mLを加える。

b 原液Aに対して操作ⅡⅢを行ったとき、残留液中のエタノールの質量パーセント濃度は何%か。最も適当な数値を次の①一⑤のうちからーつ選べ。
 ①4.4 ②5.0 ③5.6 ④6.7 ⑤10

c 蒸留を繰り返すとより高濃度のエタノール水溶液が得られる。そこで操作IIで原液Aを蒸留して得られた蒸留液1を再び原液とし操作IIと同様にして蒸留液2を得た。蒸留液2のエタノールの質量パーセント濃度は何%か。最も適当な数値を後の①-⑤のうちから一つ選べ。
4205-03.jpg
①64 ②72 ③78 ④82 ⑤91


a 質量パーセント濃度10%ですから、密度は無関係で、エタノール100gに対し水溶液(水+エタノール)1000g。つまり水は900gでよい。 

b 例えば原液A1000gの場合、蒸留液100gは50%だから、エタノール50g、水50g。したがって、残留液の成分はエタノール50g、水850gとなる。この質量パーセント濃度は50/(50+850)×100=5.6% 

c 原液Aを蒸留して得られた蒸留液1の質量パーセント濃度は、図2より50%なので、原液Eと同じである。これを蒸留したのだから、蒸留液2のエタノールの質量パーセント濃度は図2のEを見ればよい。 

予備校の問題分析を読むと、「リード文をよく読み、グラフや表を基に解答を導く必要があり、蒸留の仕組みをきちんと理解していないと難しい問題」(東進)、「与えられた資料を正確に読み取り、既習の知識を活用し、解答を導く思考力が求められた」(河合塾)、「実験操作の内容を理解し、見慣れないグラフを読み取る力が要求された」(データネット)、「グラフの読み取りだけでなく、得られた情報の活用を求められており、難しい問題」(代ゼミ)と、各社難問のように言っていますが、今回抜かした問2は別として、直接必要な知識は質量パーセント濃度の公式だけで、あとは文章や図2を読めば中学生でもできる問題ということもできます。


生物基礎 第3問 問3
 ブナの葉を食うガであるブナアオシャチホコ(以下,ブナアオ)の幼虫はしばしば大発生して一帯の葉を食いつくすことがある。(b)この幼虫は、日当たりのの良い林冠につくられる陽葉よりも,日当たりの悪い下層につくられる陰葉から食い始める。
(c)ブナアオが大発生すると、その幼虫を食う甲虫のクロカタビロオサムシが、追いかけるように大発生する。同様に. ブナアオの蛹を栄養源とする菌類のサナギタケも大発生する。そのため,ブナアオの大発生は長続きしない。

問3 下線部(c)について,このような食物連鎖を含む生態系におけるブナアオ, クロカタビロオサムシ,およびサナギタケの栄養段階の組合せとして最も適当なものを,次の①-⑥のうちから一つ選べ。
4205-04.jpg


ブナアオはあくまでもガ、つまり動物なので、生産者になり得ない。そして、クロカタビロオサムシもサナギタケもブナアオから栄養を採っているので、ブナアオより一次高い消費者となる。 

中学理科で解ける 共通テスト2022 物理基礎編

中学理科で解ける 共通テスト2022。第2弾は物理基礎。
とんでもないことに今年は物理基礎が当たり年。中学理科の範疇の問題が地学基礎以上にありました。
どんな問題か解いていきましょう。

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え(困惑)…。小学校の算数…??(決して煽っているのではありません)
10m/s+15m/s=25m/s 100m÷25m/s=4s  

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mgはちょうど物体の重力とつり合っているので、おもりに力が加わっていないのと同じ。t=0で静止してるのだから、区間1では慣性の法則で静止し続ける。
区間2では上に一定の大きさの力を加え続けている。ということはその間運動が変化し続ける。つまりだんだん速くなっていく。上向きの力だからもちろん上向きに。
そして区間3では再びおもりにかかる力はつり合っている。なのでまた感性の法則なのだが、今度はtの時点で動いているので同じ速さで動き続ける(等速直線運動)  

第1問 問3
図4のように鉛直上向きにy軸をとる。小球をy=0 の位置から鉛直上向きに投げ上げた。この小球はy=hの位置まで上がったのち,y=0 の位置まで戻ってきた。小球が上昇しているときおよび下降しているときの小球のy座標と運動エネルギーの関係は次ページのグラフ(a), (b),(c)のの実線のうちそれぞれどれか。その組合せとして最も適当なものを次ページの①~⑨のうちから一つ選べ。ただし、グラフ中の破線はy=0を基準とした重力によ る位置エネルギーを表している。また空気抵抗は無視できるものとする。
4204-06.jpg 4204-07.jpg
4204-08.jpg


yだよな。tじゃないよな。ふつうに高さだよな。だったら位置エネルギーは高さに比例するんだから直線の(c)で決まりじゃない。

第2問 A
容器に水と電熱線を入れて水の温度を上昇させる実験をした。ただし,容器と電熱線の温度上昇に使われる熱量、攪拌による熱の発生,導線の抵抗およ び外部への熱の放出は無視できるものとする。また電熱線の抵抗値は温度によらず水の量も変化しないものとする。
問1 図1のように,異なる2本の電熱線A. Bを直列に接続して,それぞれを 同じ量で同じ温度の水の中に入れた。接続した電熱線の両端に電圧をかけて 水をゆっくりと攪拌しながらしばらくしてそれぞれの水の温度を測ったと ころ、電熱線Aを入れた水の温度の方が高かった。
4204-09.jpg
このとき次のア~ウの記述のうち正しいものをすべて選び出した組合せとして最も適当なものを後の①~⑧のうちから一つ選べ。
ア 電熱線Aを流れる電流が電熱線Bを流れる電流より大きかった。
イ 電熱線Bの抵抗値が電熱線Aの抵抗値より大きかった。
ウ 電熱線Aにかかる電圧が電熱線Bにかかる電圧より大きかった。
①ア ②イ ③ウ ④アとイ ⑤アとウ ⑥イとウ ⑦アとイとウ ⑧正しいものはない


直列回路なので電流は等しい。⇒アは×。
それで電熱線Aがの発熱が大きいということは電熱線Aにかかる電圧が大きかったから。⇒ウは○
それは電熱線Aの方が抵抗が大きいことを意味します。⇒イは×  

第2問 問2 図2のように別の異なる2本の電熱線C. Dを並列に接続して,それぞ れを同じ量で同じ温度の水の中に入れた。接続した電熱線の両端に電圧をか けて水をゆっくりと臓件しながら,しばらくしてそれぞれの水の温度を測っ たところ電熱線Cを入れた水の温度の方が高かった。
4204-10.jpg
このとき次のア~ウの記述のうち正しいものをすべて選び出した組合せとして最も適当なものを後の①~⑧のうちから一つ選べ。
ア 電熱線Cを流れる電流が電熱線Dを流れる電流より大きかった。
イ 電熱線Dの抵抗値が電熱線Cの抵抗値より大きかった。
ウ 電熱線Cにかかる電圧が電熱線Dにかかる電圧より大きかった。
①ア ②イ ③ウ ④アとイ ⑤アとウ ⑥イとウ ⑦アとイとウ ⑧正しいものはない


並列回路なので電圧は等しい。⇒ウは×。
それで電熱線Cがの発熱が大きいということは電熱線Cに流れる電流が大きかったから。⇒アは○
それは電熱線Cの方が抵抗が小さいことを意味します。⇒イは○  


B ドライヤーで消費される電力を考える。ドライヤーの内部には図3のよう に電熱線とモーターがあり、電熱線で加熱した空気をモーターについたファン で送り出している。ドライヤーの電熱線とモーターは100Vの交流電源に並列に接続されている。ドライヤーを交流電源に接続してスイッチを入れるとドラ イヤからは温風が噴き出した。ただしモータと電熱線以外で消責される電カは無視できるものとする。
4204-11.jpg
問3 ドライヤー全体で消費されている電カP、電熱線で消費されている電力 Ph,モーターで消費されている電力Pmの関係を表わす式として最も適当なものを次の①~④のうちから一つ選べ。
4204-12.jpg


並列なんだから、電熱線の消費電力、モーターの消費電力の和がそのままドライヤーの消費電力となる。たこ足配線と同じだな。 

問4 電熱線の抵抗値が10Ωのドライヤーを2分間動かし続けるとき、電熱線で消費される電力量は何」か。次の式中の空欄[8][9]に入れる数宇として最も適当なものを次の①~⓪のうちからーっずつ選べ。ただし、 同じものを繰り返し選んでもよい。またドライヤーの電熱線の抵抗値は、 温度によらず一定であるとする。電力量は交流電源の電圧を100 Vと して直流の場合と同じように計算してよい。 [8].[9]×105J
①1 ②2 ③3 ④4 ⑤5 ⑥6 ⑦7 ⑧8 ⑨9 ⓪0


100Vで10Ωなら10Aになる。したがって消費電力は100V×10A=1000W
これが2分間(120秒間)だから、1000W×120S=120000J 1.2×105J ①②


第3問 次の文章は演劇部の公演の一場面を記述したものである。王女の発言は科学的に正しいが、細工師の発言は正しいとは限らないとして後の問いに答えよ。

 王女役と細工師役が図1のスプーンAとスプーンBについての言い争いを演 じている,
4204-13.jpg

王女;ここに純金製のスプーン(スプーンA)とあなたが作ったスプーン(ス プーンB)があります。どちらも質量は100.0gですが色が少し異なっ ているように見え、スプーンBは純金に銀が混ぜられているという噂が あります。
細工師:いえいえスプーンBは純金製です。純金製ではないという証拠を見せてください。
王女はスプーンBが純金製か銀が混ぜられたものかを判別するためにスプーンAとBの物理的な性質を実験で調べることにした。

問2 次の文章中の空欄[13]~[15]に入れる語句として最も適当なものをそれぞれの直後の{}で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
王女:ならば、スプーンAとスプーンBの密度を比較すればスプーンBが純金製かどうかわかるはずです。
スプーンAとスプーンBを軽くて細いひもでつなぎ軽くてなめらかに回 転できる滑車にかけると空気中では図2(ⅰ)のようにつりあって静止した。 次にこのままゆっくりとスブーンAとスプーンBを水中に入れたところ 図2(ⅱ)のようにスプーンAが下がり容器の底についた。ただし空気による浮力は無視できるものとする。
4204-14.jpg

王女:スプーンを水中にスれたとき図2 (ii)のようになった理由はスブー ンBにはたらく重カの大きさはスプーンAにはたらく重力の大きさ
[13]{①よりも大きく   ②よりも小さく   ③と同じであり }
スブーンBにはたらく浮カの大きさはスプーンAにはたらく浮力の大きさ
[14] {①よりも大きい ②よりも小さい ③と同じである}
ためです。
このことからスプーンBの体積はスプーンAの体積よりも
[15] {①大きく  ②小さく }
スプーンAとスプーンBの密度が違うことがわかります。つまりスプーンBは純金製ではありません。
細工師:これはスプーンAとスプーンBの形状が少し違うから…。
細工師は何か言いかけたところで言葉に詰まった。


質量はスプーンAもスプーンBも100gなんだから重力は同じですね。⇒ [13] 
でも水中に入れたとき、スプーンBが浮き上がったのはスプーンBの方が浮力が大きいからで⇒ [14] 
それは、スプーンBの体積はスプーンAの体積よりも大きかったからです。⇒ [15] 

問3  次の文章中の空欄[16]~[17](注・[17]の問題は今回はとり上げません)に入れる語句として最も適当なものをそれぞれの直後の{}で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
王女:ならばスプーンAとスプーンBの電気抵抗Rを測定してさらにはっきりと判別してみせましょう。
王女はスプーンAから針金AをスプーンBから針金Bを形状がいずれも
 断面積S=2.0X10-8m2  長さ l=1.0 m
となるように作製した。この針金の両端に電極をとりつけ両端の電圧Vと流れた電流Iの関係を調ぺた。破線を針金A 実線を針金Bとしてその実 験結果を図3に示す。
4204-15.jpg
王女:図3の結果を見てみなさい。針金Aと針金Bの電気抵抗はまっ たく違います。この結果から針金Bの電気抵抗Bはおよそ
[16]{①4.1×10-1Ω  ②2.4Ω   ③4.1Ω ④2.4×101Ω }
であることが分かります。(以下略)


0.8Vちょっと過ぎたあたりで0.2Aだからほぼ4Ωかな 
でこのあと、2つのスプーンの抵抗率が違うことから細工師の嘘がばれて慌てて逃げ出すわけですが、細工師も細工師だけど王女も王女ですよね。スプーンBが純金でないことを証明するために、わざわざ本物の純金のスプーンAを用意したり、あまつさえそれをぶっ壊して針金を作るんですから…。

ということで、物理基礎12問50点のうち、9問37点が中学理科の範疇(多少中学生離れした思考力を含む)で解けてしまいます。河合塾は平均点の予想を31点程度としていますから、余裕の平均越えです…。おそるべし中学理科!
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